KR102182346B1 - Heat pump system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 실외열교환기의 입구측 냉매순환라인에 냉매-냉각수 열교환기를 설치하여 실외열교환기로 유입되는 냉매와 차량 전장품을 순환하는 냉각수를 열교환하도록 구성함으로써, 에어컨 모드시 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기를 통과하면서 방열하므로 응축량을 증가시켜 실외열교환기의 크기 증대 없이 냉방성능 향상 및 소모 동력을 절감하고, 히트펌프 모드시에는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기 및 칠러를 통과하면서 흡열하므로 증발량을 증가시켜 난방성능 향상 및 소모 동력을 절감하며, 아울러 상기 실외열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 높일 수 있어 실외열교환기의 착상을 지연시킬 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more particularly, a refrigerant-coolant heat exchanger installed in a refrigerant circulation line at the inlet side of an outdoor heat exchanger to heat exchange between the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger and the coolant circulating vehicle electrical equipment. As a result, in the air conditioner mode, the refrigerant radiates heat while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger and the outdoor heat exchanger, so the amount of condensation is increased to improve cooling performance and reduce power consumption without increasing the size of the outdoor heat exchanger. As it absorbs heat while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger, the outdoor heat exchanger and the chiller, the amount of evaporation is increased to improve heating performance and reduce power consumption, and at the same time, the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger can be increased to delay the idea of the outdoor heat exchanger. It relates to a vehicle heat pump system that can be made.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}Heat pump system for vehicle {Heat pump system for vehicle}

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 실외열교환기의 입구측 냉매순환라인에 냉매-냉각수 열교환기를 설치하여 실외열교환기로 유입되는 냉매와 차량 전장품을 순환하는 냉각수를 열교환하도록 구성한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more particularly, a refrigerant-coolant heat exchanger installed in a refrigerant circulation line at an inlet side of an outdoor heat exchanger to heat exchange between the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger and the coolant circulating vehicle electrical equipment. It relates to a vehicle heat pump system.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다.A vehicle air conditioner generally includes a cooling system for cooling the interior of the vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle.

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.The cooling system is configured to cool the interior of the vehicle by exchanging air passing through the evaporator from the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing through the evaporator to cool, and the heating system is configured to cool the vehicle interior. It is configured to heat the interior of the vehicle by converting the air passing through the outside of the heater core into heat by exchanging heat with coolant flowing inside the heater core.

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 방향전환밸브를 구비한다.Meanwhile, a heat pump system capable of selectively performing cooling and heating by switching the flow direction of the refrigerant using one refrigerant cycle, different from the above-described vehicle air conditioner, is applied. For example, two heat exchangers (I.e., an indoor heat exchanger installed inside the air conditioning case for heat exchange with air blown into the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger for heat exchange outside the air conditioning case), and a directional valve capable of switching the flow direction of the refrigerant. do.

따라서, 방향전환밸브에 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.Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the directional valve, the indoor heat exchanger acts as a heat exchanger for cooling, and when the heating mode is activated, the indoor heat exchanger serves as a heat exchanger for heating. Will do.

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

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 실내열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 실내열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(60)와, 상기 증발기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.The vehicle heat pump system shown in FIG. 1 includes a compressor 30 for compressing and discharging a refrigerant, an indoor heat exchanger 32 for dissipating the refrigerant discharged from the compressor 30, and is installed in a parallel structure. The first expansion valve 34 and the first bypass valve 36 for selectively passing the refrigerant passing through the heat exchanger 32, and the first expansion valve 34 or the first bypass valve 36 An outdoor heat exchanger 48 that heats the passed refrigerant outdoors, an evaporator 60 that evaporates the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 48, and the refrigerant that has passed through the evaporator 60 in vapor phase and liquid phase. An accumulator 62 for separating into a refrigerant, a second expansion valve 56 for selectively expanding the refrigerant supplied to the evaporator 60, and the second expansion valve 56 are installed in parallel to the It comprises a second bypass valve 58 selectively connecting the outlet side of the outdoor heat exchanger 48 and the inlet side of the accumulator 62.

도 1 중 도면부호 10은 상기 실내열교환기(32)와 증발기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the indoor heat exchanger 32 and evaporator 60 are built-in, reference numeral 12 denotes a temperature control door for controlling the mixing amount of cold and warm air, and reference numeral 20 denotes the entrance of the air conditioning case. Each of the blowers installed in is shown.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 실내열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.According to the conventional vehicle heat pump system configured as described above, when the heat pump mode (heating mode) is operated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are closed, and the first expansion valve ( 34) and the second bypass valve 58 are opened. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in FIG. 1. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 passes through the indoor heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor heat exchanger 48, the second bypass valve 58, and the accumulator 62 in order. Return to (30). That is, the indoor heat exchanger 32 acts as a heater, and the outdoor heat exchanger 48 acts as an evaporator.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 실내열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 제2팽창밸브(56), 증발기(60), 어큐뮬레이터(62)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 증발기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 실내열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioner mode (cooling mode) is operated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second bypass valve 58 are closed. do. In addition, the temperature control door 12 closes the passage of the indoor heat exchanger 32. Accordingly, the refrigerant discharged from the compressor 30 is an indoor heat exchanger 32, a first bypass valve 36, an outdoor heat exchanger 48, a second expansion valve 56, an evaporator 60, and an accumulator 62. ) In order to return to the compressor 30. That is, the evaporator 60 serves as an evaporator, and the indoor heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 serves as a heater in the same manner as in the heat pump mode.

한편, 상기한 차량용 히트펌프 시스템은, 에어컨 모드시(냉방모드시) 상기 공냉식 열교환기인 실외열교환기(48)를 통해서만 응축 작용을 하게 되고, 히트펌프 모드시(난방모드시)에는 상기 실외열교환기(48)에서 증발 작용을 하게 된다.On the other hand, the vehicle heat pump system is condensed only through the outdoor heat exchanger 48 which is the air-cooled heat exchanger in the air conditioner mode (in the cooling mode), and in the heat pump mode (in the heating mode), the outdoor heat exchanger At (48), evaporation takes place.

그러나, 상기 종래의 히트펌프 시스템은, 에어컨 모드시(냉방모드시), 냉방 성능 향상 및 소모 동력 저감을 위해서는 상기 실외열교환기(48)의 크기(두께 또는 유효 열교환면적)을 증대시켜야 하는데, 엔진룸의 협소한 공간으로 인해 크기 증대 및 성능 향상에 한계가 있었다.However, the conventional heat pump system has to increase the size (thickness or effective heat exchange area) of the outdoor heat exchanger 48 in order to improve cooling performance and reduce power consumption in the air conditioner mode (in the cooling mode). Due to the narrow space of the room, there was a limit to the size increase and performance improvement.

또한, 히트펌프 모드시(난방모드시)에는, 외기온도가 낮을수록 부품 보호 및 내구 확보를 위해 실외열교환기(48)로부터 증발하는 양이 제한적이고, 아울러 외기온도가 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도 보다 낮을 경우에는, 외기로부터 흡열하지 못함은 물론 상기 실외열교환기(48)에 착상이 발생하는 등 실외열교환기(48)의 열교환 효율이 떨어지게 되고, 이로인해 히트 펌프 시스템의 난방성능이 떨어지고 소모 동력이 증가하는 문제도 있었다.In addition, in the heat pump mode (in the heating mode), the lower the outside temperature, the more limited the amount of evaporation from the outdoor heat exchanger 48 in order to protect parts and secure durability, and the outside temperature is the outdoor heat exchanger 48 If the temperature is lower than the temperature of the refrigerant flowing into the air, heat exchange efficiency of the outdoor heat exchanger 48 decreases, such as not only not being able to absorb heat from the outside air, but also the occurrence of frost in the outdoor heat exchanger 48. There was also a problem that heating performance was deteriorated and power consumption increased.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히트펌프 모드시, 실외열교환기의 입구측 냉매순환라인에 냉매-냉각수 열교환기를 설치하여 실외열교환기로 유입되는 냉매와 차량 전장품을 순환하는 냉각수를 열교환하도록 구성함으로써, 에어컨 모드시 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기를 통과하면서 방열하므로 응축량을 증가시켜 실외열교환기의 크기 증대 없이 냉방성능 향상 및 소모 동력을 절감하고, 히트펌프 모드시에는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기 및 칠러를 통과하면서 흡열하므로 증발량을 증가시켜 난방성능 향상 및 소모 동력을 절감하며, 아울러 상기 실외열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 높일 수 있어 실외열교환기의 착상을 지연시킬 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to install a refrigerant-coolant heat exchanger in the refrigerant circulation line at the inlet side of the outdoor heat exchanger in the heat pump mode to heat exchange between the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger and the cooling water circulating vehicle electrical equipment. By configuring, the refrigerant heats up while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger and the outdoor heat exchanger in the air conditioner mode, so that the amount of condensation is increased to improve cooling performance and reduce power consumption without increasing the size of the outdoor heat exchanger. As it absorbs heat while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger, the outdoor heat exchanger and the chiller, the amount of evaporation is increased to improve heating performance and reduce power consumption, and at the same time, the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger can be increased. It is to provide a vehicle heat pump system that can be delayed.

본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은 냉매순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기와, 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기를 포함하여 이루어진 차량용 히트펌프 시스템에 있어서, 차량 전장품을 냉각하도록 차량 전장품측으로 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 실내열교환기와 상기 실외열교환기 사이의 냉매순환라인을 유동하는 냉매와 상기 냉각수순환라인을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기와, 상기 압축기에 공급되는 냉매순환라인을 유동하는 냉매와 상기 냉각수순환라인을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 칠러를 포함하며, 에어컨 모드시에 상기 차량 전장품측 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기측으로 순환시키고, 히트펌프 모드시 상기 차량 전장품측 냉각수를 상기 칠러측으로 순환시킨다.The vehicle heat pump system according to the present invention includes a compressor installed in a refrigerant circulation line to compress and discharge a refrigerant, an indoor heat exchanger installed inside an air conditioning case to exchange heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant discharged from the compressor. An evaporator installed inside the air conditioning case to exchange heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant supplied to the compressor, and an outdoor heat exchanger installed outside the air conditioning case to exchange heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line and outside air. A vehicle heat pump system comprising: a cooling water circulation line for circulating coolant toward the vehicle electrical equipment to cool the vehicle electrical equipment; a refrigerant flowing in a refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger; and the cooling water circulation line. A refrigerant-coolant heat exchanger for exchanging cooling water, and a chiller for exchanging heat exchange between a refrigerant flowing through a refrigerant circulation line supplied to the compressor and a cooling water circulating through the cooling water circulation line, and the vehicle electronic component side cooling water in the air conditioner mode The refrigerant-coolant is circulated to the heat exchanger side, and in the heat pump mode, the vehicle electrical equipment side coolant is circulated to the chiller.

상기에서, 실내열교환기에서 배출된 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1팽창수단과, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단을 더 포함한다.In the above, it further comprises a first expansion means for selectively expanding the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger, and a second expansion means for expanding the refrigerant supplied to the evaporator.

상기에서, 에어컨 모드시에, 냉매가 상기 압축기, 실내열교환기, 냉매-냉각수 열교환기, 실외열교환기, 제2팽창수단, 증발기, 압축기로 순환하고, 상기 냉매는 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기를 통과하면서 냉각수 및 외기에 방열하도록 구성된다.In the above, in the air conditioner mode, the refrigerant circulates to the compressor, indoor heat exchanger, refrigerant-coolant heat exchanger, outdoor heat exchanger, second expansion means, evaporator, and compressor, and the refrigerant circulates to the refrigerant-coolant heat exchanger and outdoor heat exchanger. It is configured to radiate cooling water and outside air while passing through the air.

상기에서, 히트펌프 모드시, 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기 또는 칠러를 통해 흡열하도록 한다.In the above, in the heat pump mode, the refrigerant absorbs heat through the refrigerant-coolant heat exchanger and the outdoor heat exchanger or chiller.

상기에서, 히트펌프 모드시에는, 냉매가 상기 압축기, 실내열교환기, 제1팽창수단, 칠러, 압축기로 순환하고, 상기 냉매가 상기 칠러를 통과하면서 냉각수로부터 흡열하도록 구성된다.In the above, in the heat pump mode, the refrigerant circulates to the compressor, the indoor heat exchanger, the first expansion means, the chiller, and the compressor, and the refrigerant is configured to absorb heat from the cooling water while passing through the chiller.

상기에서, 냉각수순환라인은, 상기 차량 전장품측 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기측으로 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 상기 차량 전장품측 냉각수를 상기 칠러측으로 순환시키는 제2냉각수순환라인으로 이루어져, 에어컨 모드시에는 상기 제1냉각수순환라인으로 냉각수를 순환시키고, 히트펌프 모드시에는 상기 제2냉각수순환라인으로 냉각수를 순환시킨다.In the above, the cooling water circulation line is composed of a first cooling water circulation line for circulating the cooling water on the vehicle electrical equipment side to the refrigerant-coolant heat exchanger side, and a second cooling water circulation line for circulating the cooling water on the vehicle electrical equipment side to the chiller side, In the mode, the cooling water is circulated through the first cooling water circulation line, and in the heat pump mode, the cooling water is circulated through the second cooling water circulation line.

상기에서, 제1냉각수순환라인에는, 상기 제1냉각수순환라인을 순환하는 냉각수를 냉각시키도록 전장 라디에이터가 설치되며, 상기 냉매-냉각수 열교환기는, 상기 전장 라디에이터의 내부에 설치된다.In the above, in the first coolant circulation line, an electric radiator is installed to cool the coolant circulating through the first coolant circulation line, and the refrigerant-coolant heat exchanger is installed inside the electric radiator.

상기에서, 냉각수순환라인에 칠러가 설치된다.In the above, a chiller is installed in the cooling water circulation line.

본 발명은, 실외열교환기의 입구측 냉매순환라인에 냉매-냉각수 열교환기를 설치하여 실외열교환기로 유입되는 냉매와 차량 전장품을 순환하는 냉각수를 열교환하도록 구성함으로써, 에어컨 모드시 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기를 통과하면서 2차에 걸쳐 방열하므로 응축량을 증가시켜 실외열교환기의 크기 증대 없이 냉방성능 향상 및 소모 동력을 절감하고, 히트펌프 모드시에는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기와 실외열교환기 및 칠러를 통과하면서 3차에 걸쳐 흡열하므로 증발량을 증가시켜 난방성능 향상 및 소모 동력을 절감할 수 있다.In the present invention, a refrigerant-coolant heat exchanger is installed in the refrigerant circulation line at the inlet side of the outdoor heat exchanger to exchange heat between the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger and the coolant circulating vehicle electrical equipment. As it passes through the roof tile and outdoor heat exchanger, it radiates heat twice, thereby increasing the amount of condensation to improve cooling performance and reduce power consumption without increasing the size of the outdoor heat exchanger. In the heat pump mode, the refrigerant is used as the refrigerant-coolant heat exchanger and the outdoor heat exchanger. And since it absorbs heat three times while passing through the chiller, the amount of evaporation is increased, thereby improving heating performance and reducing power consumption.

또한, 상기 냉매-냉각수 열교환기를 통과하는 냉매가 냉각수와 열교환한 후 상기 실외열교환기로 유입되기 때문에 상기 실외열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 높일 수 있고, 이로인해 상기 실외열교환기의 착상을 지연시키거나 착상을 해소할 수 있다.In addition, since the refrigerant passing through the refrigerant-coolant heat exchanger exchanges heat with the cooling water and then flows into the outdoor heat exchanger, the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger can be increased, thereby delaying the conception of the outdoor heat exchanger. The idea can be resolved.

도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 작동 중 제상모드를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 제1팽창수단의 작동상태를 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 전장 라디에이터 및 냉매-냉각수 열교환기를 나타내는 도면이다.1 is a configuration diagram showing a conventional vehicle heat pump system;
2 is a block diagram showing an air conditioner mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
3 is a block diagram showing a heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
4 is a block diagram showing a dehumidification mode during operation of a heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
5 is a block diagram showing a defrost mode during operation of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
6 is a view schematically showing an operating state of the first expansion means in the vehicle heat pump system according to the present invention;
7 is a view showing an electric radiator and a refrigerant-coolant heat exchanger in the vehicle heat pump system according to the present invention.

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.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제1팽창수단(120)과, 냉매-냉각수 열교환기(220)와, 실외열교환기(130)와, 제2팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.First, the vehicle heat pump system according to the present invention includes a compressor 100 in a refrigerant circulation line R, an indoor heat exchanger 110, a first expansion unit 120, and a refrigerant-coolant heat exchanger 220. And, the outdoor heat exchanger 130, the second expansion means 140, and the evaporator 160 are sequentially connected to each other, and is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

상기 냉매순환라인(R)은, 에어컨 모드시, 냉매가 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 냉매-냉각수 열교환기(220), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)로 순환하도록 구성되고, 히트펌프 모드시, 냉매가 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 냉매-냉각수 열교환기(220), 실외열교환기(130), 압축기(100)로 순환하도록 구성된다.The refrigerant circulation line (R), in the air conditioner mode, the refrigerant is the compressor (100), the indoor heat exchanger (110), the refrigerant-coolant heat exchanger (220), the outdoor heat exchanger (130), the second expansion means (140). ), the evaporator 160, and the compressor 100, and in the heat pump mode, the refrigerant is the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the first expansion means 120, the refrigerant-coolant heat exchanger (220), the outdoor heat exchanger (130), it is configured to circulate through the compressor (100).

이때, 상기 냉매순환라인(R)에는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인(R1)과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하는 제2바이패스라인(R2)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에는 제1방향전환밸브(191)가 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제2방향전환밸브(192)가 설치된다.At this time, in the refrigerant circulation line R, a first bypass line R1 for allowing the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R to bypass the second expansion means 140 and the evaporator 160 and , A second bypass line (R2) for allowing the refrigerant circulating the refrigerant circulation line (R) to bypass the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 are connected and installed in parallel, respectively, A first directional valve 191 is installed at a branch point of the first bypass line R1, and a second directional valve 192 is installed at a branch point of the second bypass line R2.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 냉매-냉각수 열교환기(220), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 증발기(160)는 증발기 역할을 수행하게 되고, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)는 응축기 역할을 수행하게 된다.Accordingly, in the air conditioner mode, the refrigerant discharged from the compressor 100 as shown in FIG. 2 is the indoor heat exchanger 110, the refrigerant-coolant heat exchanger 220, the outdoor heat exchanger 130, and the second expansion means 140. ), the evaporator 160, and the compressor 100 are sequentially circulated, and at this time, the evaporator 160 serves as an evaporator, and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 are It acts as a condenser.

이처럼 에어컨 모드시에는 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 통과하면서 냉각수 및 외기에 방열하므로 냉매의 응축양이 증가하여 실외열교환기(130)의 크기 증대 없이 냉방 성능 향상 및 시스템 소모 동력을 절감할 수 있다.In this way, in the air conditioner mode, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) passes through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 to radiate heat to the coolant and outside air. It is possible to improve cooling performance and reduce system power consumption without increasing the size of the heat exchanger 130.

히트펌프 모드시에는, 도 3과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120)의 오리피스(128), 냉매-냉각수 열교환기(220), 실외열교환기(130), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.In the heat pump mode, the refrigerant discharged from the compressor 100 as shown in FIG. 3 is an indoor heat exchanger 110, an orifice 128 of the first expansion means 120, a refrigerant-coolant heat exchanger 220, and an outdoor The heat exchanger 130, the first bypass line (R1), and the compressor 100 are sequentially circulated, and at this time, the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 And the outdoor heat exchanger 130 serves as an evaporator, and refrigerant is not supplied to the second expansion means 140 and the evaporator 160.

이처럼 히트펌프 모드시에는 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 통과하면서 냉각수 및 외기로부터 흡열하므로 냉매의 증발량을 증가시켜 난방 성능 향상 및 시스템 소모 동력을 절감할 수 있다.In this way, in the heat pump mode, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) passes through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 and absorbs heat from cooling water and outside air. It can improve performance and reduce system power consumption.

한편, 히트펌프 모드시에는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130) 뿐만 아니라 후술하는 칠러(180)를 통해서도 흡열하므로 냉매의 증발량을 더욱 증가시킬 수 있어 난방 성능을 더욱 향상하고, 시스템 소모 동력을 더욱 절감할 수 있다.Meanwhile, in the heat pump mode, heat is absorbed through not only the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 but also the chiller 180 to be described later, so that the evaporation amount of the refrigerant can be further increased, thereby further improving the heating performance. , The power consumption of the system can be further reduced.

상기 히트펌프 모드시에는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 차량 전장품측 냉각수가 순환하지 않지만, 전장 라디에이터(210)의 내부에 정체되어 있는 냉각수에서 흡열을 하게 된다.In the heat pump mode, the coolant on the vehicle electronic component side does not circulate toward the refrigerant-coolant heat exchanger 220, but heat absorbed by the coolant stagnant inside the electric radiator 210.

한편, 히트펌프 모드에서 차실내 제습시에는 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 일부가 후술하는 제습라인(R3)을 통해 증발기(160)로 공급되므로 차실내 제습을 수행하게 된다.Meanwhile, in the case of dehumidification in the vehicle interior in the heat pump mode, a part of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is supplied to the evaporator 160 through a dehumidification line R3 to be described later, so that dehumidification in the vehicle interior is performed.

이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the heat pump system will be described in detail.

먼저, 상기 냉매순환라인(R)에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.First, the compressor 100 installed in the refrigerant circulation line R receives power from an engine (internal combustion engine) or a motor, is driven, sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature and high pressure gaseous 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 conditioner mode and supplies it to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode, the outdoor heat exchanger 130 The refrigerant discharged and passed through the first bypass line R1 is sucked and compressed and supplied to the indoor heat exchanger 110 side.

아울러, 히트펌프 모드 중 제습모드시에는, 상기 제1바이패스라인(R1)과, 후술하는 제습라인(R3)을 통해 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 dehumidification mode among the heat pump modes, the refrigerant is simultaneously supplied to the evaporator 160 through the first bypass line R1 and a dehumidification line R3 to be described later. In this case, the compressor 100 After passing through the first bypass line R1 and the evaporator 160, the combined refrigerant is sucked and compressed to be supplied to the indoor heat exchanger 110.

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, so that the air flowing in the air conditioning case 150 and 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 유동하는 냉매를 열교환시키게 된다.In addition, 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 flowing through the compressor 100 is heat-exchanged.

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

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드에서는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지되며, 제습모드시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.The evaporator 160 functions as an evaporator in the air conditioner mode, and stops operation because refrigerant is not supplied in the heat pump mode. In the dehumidification mode, the refrigerant is partially supplied to serve as an evaporator.

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.In addition, the indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are installed to be spaced apart from each other at a predetermined distance inside the air conditioning case 150, and the evaporator 160 from an upstream side in the air flow direction in the air conditioning case 150 ) And the indoor heat exchanger 110 are sequentially installed.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 제2팽창수단(140)에서 배출된 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 an evaporator, as shown in FIG. 2, the low-temperature, low-pressure refrigerant discharged from the second expansion means 140 is supplied to the evaporator 160, and at this time, a blower ( In the process of passing through the evaporator 160 through the air flowing through the air conditioning case 150 through (not shown), it exchanges heat with the low-temperature and low-pressure refrigerant inside the evaporator 160 to change into cold air, and is discharged into the vehicle interior. The interior of the car is cooled.

상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드시에는 도 3과 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.In the heat pump mode in which the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser, as shown in FIG. 3, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110, and at this time, a blower ( In the process of passing through the indoor heat exchanger 110 through the air flowing through the air conditioning case 150 through (not shown), heat exchange with the high temperature and high pressure refrigerant inside the indoor heat exchanger 110 is converted into hot air, and then the vehicle It is discharged into the interior and heats the interior of the car.

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.In addition, between the evaporator 160 and the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150, the amount of air bypassing the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through it are controlled. A temperature control door 151 is installed.

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 controls the amount of air that passes through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air that passes 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 모드시에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.At this time, when the front passage of the indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 2 in the air conditioner mode, the cold air passing through the evaporator 160 is transferred to the indoor heat exchanger 110 The maximum cooling is performed because it is supplied to the interior of the vehicle by bypassing, and in the heat pump mode, when the passage for bypassing the indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. , As all the air passes through the indoor heat exchanger 110 serving as a condenser, it is converted into warm air, and the warm air is supplied to the interior of the vehicle, so maximum heating is performed.

그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키게 된다.In addition, 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 exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and outside air. do.

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

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 응축기와 같은 방열 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 방열하여 냉각(응축)되고, 히트펌프 모드시에는 증발기와 같은 흡열 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 외기로부터 흡열하여 가열(증발)하게 된다.The outdoor heat exchanger 130 plays a role of heat dissipation, such as a condenser, in the air conditioner mode. At this time, the high-temperature refrigerant flowing inside the outdoor heat exchanger 130 exchanges heat with the outside air, thereby radiating heat to cool (condensate), and In the pump mode, the low-temperature refrigerant flowing inside the outdoor heat exchanger 130 exchanges heat with the outside air and heats (evaporates) by absorbing heat from the outside air.

또한, 상기 실외열교환기(130)의 일측에는 외기를 실외열교환기(130)측으로 강제 송풍하는 팬(미도시)이 설치된다.In addition, a fan (not shown) for forcibly blowing outside air to the outdoor heat exchanger 130 is installed at one side of the outdoor heat exchanger 130.

한편, 상기 실외열교환기(130)는, 차량 엔진룸내의 전방측에 설치되며, 후술하는 전장 라디에이터(210)도 엔진룸내의 전방측에 설치된다. 이때 상기 전장 라디에이터(210)는 상기 실외열교환기(130)를 통과하는 공기의 유동방향으로 동일선상에 설치된다.Meanwhile, the outdoor heat exchanger 130 is installed at the front side of the vehicle engine room, and a full-length radiator 210 to be described later is also installed at the front side of the engine room. At this time, the electric radiator 210 is installed on the same line in the flow direction of the air passing through the outdoor heat exchanger 130.

그리고, 상기 제1팽창수단(120)은, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 선택적으로 팽창시키는 것으로서, 상기 실내열교환기(110)와 상기 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)에 설치되어 냉매 유동을 온오프하는 2웨이 밸브(125)와, 상기 2웨이 밸브(125)에 일체로 구비되어 냉매를 팽창시키는 오리피스(128)로 이루어진다.The first expansion means 120 selectively expands the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 according to an air conditioner mode or a heat pump mode, wherein the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger A two-way valve 125 installed in the refrigerant circulation line R between 130 to turn on and off the refrigerant flow, and an orifice 128 integrally provided with the two-way valve 125 to expand the refrigerant. .

즉, 상기 제1팽창수단(120)은 상기 2웨이 밸브(125)와 오리피스(128)를 일체형으로 구성한 것이며,That is, the first expansion means 120 is formed by integrally configuring the 2-way valve 125 and the orifice 128,

도 6은 제1팽창수단의 작동 상태를 도시한 도면으로서, 2웨이 밸브(125)의 내부에 냉매가 유동하는 통로(126)가 형성되고, 상기 통로(126)를 개폐하도록 밸브부재(127)를 설치한 것이다.6 is a view showing an operating state of the first expansion means, in which a passage 126 through which refrigerant flows is formed in the two-way valve 125, and a valve member 127 to open and close the passage 126 Is installed.

이때, 상기 밸브부재(127)에는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스(128)가 형성된다.At this time, an orifice 128 for expanding the refrigerant is formed in the valve member 127.

또한, 상기 2웨이 밸브(125)의 일측에는 상기 밸브부재(127)를 개폐 작동시키는 구동수단(129)이 설치된다.In addition, a driving means 129 for opening and closing the valve member 127 is installed on one side of the 2-way valve 125.

상기 구동수단(129)은 상기 밸브부재(127)를 직선 왕복운동시켜 상기 냉매 통로를 개방하거나 폐쇄하도록 솔레노이드 또는 스텝핑 모터로 이루어진다.The driving means 129 is composed of a solenoid or a stepping motor to open or close the refrigerant passage by linearly reciprocating the valve member 127.

따라서, 상기 2웨이 밸브(125)의 밸브부재(127)가 통로(126)를 개방할 경우에는 2웨이 밸브(125)를 통과하는 냉매가 팽창되지 않고 통과하게 되고, 2웨이 밸브(125)의 밸브부재(127)가 통로(126)를 폐쇄할 경우에는 2웨이 밸브(125)를 통과하는 냉매가 밸브부재(127)의 오리피스(128)를 통과하는 과정에서 팽창된 후 통과하게 되는 것이다.Therefore, when the valve member 127 of the 2-way valve 125 opens the passage 126, the refrigerant passing through the 2-way valve 125 passes without being expanded, and the 2-way valve 125 When the valve member 127 closes the passage 126, the refrigerant passing through the 2-way valve 125 expands in the process of passing through the orifice 128 of the valve member 127 and then passes through.

이처럼, 에어컨 모드시에는 상기 2웨이 밸브(125)를 폐쇄하되 상기 오리피스(128)를 통해 냉매를 팽창시켜 유동시키고, 히트펌프 모드시에는 상기 2웨이 밸브(125)를 개방하여 냉매를 미팽창 상태로 유동시키게 된다.As such, in the air conditioner mode, the two-way valve 125 is closed, but the refrigerant is expanded and flowed through the orifice 128, and in the heat pump mode, the two-way valve 125 is opened and the refrigerant is in an unexpanded state. Flow into.

한편, 상기 제1팽창수단(120)은 2웨이 밸브(125)와 오리피스(128)를 일체형으로 구성함으로써, 일체화로 인한 중량을 감소하고 설치공간을 확보할 수 있다.On the other hand, the first expansion means 120 is a two-way valve 125 and the orifice 128 are integrally configured, it is possible to reduce the weight due to the integration and secure the installation space.

그리고, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)에는 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140)이 설치되어, 에어컨 모드시에는, 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 상기 증발기(160)로 유동시키게 된다.In addition, a second expansion means 140 for expanding the refrigerant supplied to the evaporator 160 is installed in the refrigerant circulation line R at the inlet side of the evaporator 160, and in the air conditioner mode, the outdoor heat exchanger 130 The refrigerant discharged from) is expanded to flow to the evaporator 160.

상기 제2팽창수단(140)으로는 팽창밸브나 오리피스 등을 사용할 수 있다.As the second expansion means 140, an expansion valve or an orifice may be used.

그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)은, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.In addition, the first bypass line (R1) is installed to connect the refrigerant circulation line (R) on the inlet side of the second expansion means (140) and the refrigerant circulation line (R) on the outlet side of the evaporator (160). , The refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is selectively bypassed by the second expansion means 140 and the evaporator 160.

도면에서와 같이, 상기 제1바이패스라인(R1)은 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제2팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.As shown in the figure, the first bypass line (R1) is disposed in parallel with the second expansion means 140 and the evaporator 160, that is, the inlet side of the first bypass line (R1) is the outdoor It is connected to a refrigerant circulation line R connecting the heat exchanger 130 and the second expansion means 140, and the outlet side is connected to a refrigerant circulation line R connecting the evaporator 160 and the compressor 100. .

이로인해, 에어컨 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.Due to this, in the air conditioner mode, the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 flows toward the second expansion means 140 and the evaporator 160, but in the heat pump mode, the outdoor heat exchanger 130 is The passed refrigerant flows directly to the compressor 100 through the first bypass line R1 to bypass the second expansion means 140 and the evaporator 160.

여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 제1방향전환밸브(191)를 통해 이루어진다.Here, the role of switching the flow direction of the refrigerant according to the air conditioner mode and the heat pump mode is performed through the first direction switching valve 191.

상기 제1방향전환밸브(191)는, 상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1) 또는 상기 제2팽창수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름방향을 전환하게 된다.The first directional valve 191 is installed at a branch point between the first bypass line R1 and the refrigerant circulation line R, and the outdoor heat exchanger 130 according to an air conditioner mode or a heat pump mode The flow direction of the refrigerant is switched so that the refrigerant passing through the first bypass line R1 or the second expansion means 140 flows.

이때, 제1방향전환밸브(191)는, 에어컨 모드시 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드시 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)으로 흐르도록 방향을 전환하게 된다.At this time, the first direction switching valve 191 changes the direction so that the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 in the air conditioner mode flows toward the second expansion unit 140 and the evaporator 160, and In the pump mode, the direction of the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 is changed to flow to the first bypass line R1.

한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측 분기지점에 설치된다.Meanwhile, the first directional valve 191 is installed at a branch point on the inlet side of the first bypass line R1.

그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매와 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수(폐열)를 열교환시키는 칠러(180)가 설치된다.In addition, a chiller 180 for exchanging heat exchange between the refrigerant flowing along the first bypass line R1 and the coolant (waste heat) circulating the vehicle electronic component 200 is installed in the first bypass line R1.

상기 칠러(180)는, 차량 전장품(200)의 폐열을 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매에 공급하기 위한 수냉식 열교환기(181)로서, 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 이루어진다.The chiller 180 is a water-cooled heat exchanger 181 for supplying waste heat from the vehicle electrical equipment 200 to a refrigerant flowing through the first bypass line R1, and flowing through the first bypass line R1. A refrigerant heat exchange part 181a through which a refrigerant flows, and a cooling water heat exchange part 181b provided to enable heat exchange on one side of the refrigerant heat exchange part 181a and through which cooling water circulating in the vehicle electric component 200 flows.

따라서, 히트펌프 모드시 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130) 및 칠러(180)를 통과하면서 냉각수와 외기 및 전장품(200) 폐열로 부터 흡열하여 증발량 증가로 인한 난방 성능을 더욱 향상하고 시스템의 소모 동력도 더욱 절감할 수 있다.Therefore, in the heat pump mode, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) passes through the refrigerant-coolant heat exchanger 220, the outdoor heat exchanger 130, and the chiller 180, while the cooling water, outside air, and electrical equipment 200 By absorbing heat from waste heat, it is possible to further improve the heating performance due to the increase in evaporation and further reduce the power consumption of the system.

한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.Meanwhile, as the vehicle electrical equipment 200, representatively, there are a motor and an inverter.

그리고, 상기 차량 전장품(200)을 냉각하도록 차량 전장품(200)측으로 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인(W)이 설치되고,In addition, a cooling water circulation line W is installed to circulate the coolant toward the vehicle electrical component 200 to cool the vehicle electrical component 200,

상기 제1팽창수단(120)과 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)에는, 상기 제1팽창수단(120)에서 실외열교환기(130)로 유동하는 냉매와 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(220)가 설치된다.A refrigerant circulation line (R) between the first expansion means 120 and the outdoor heat exchanger 130 includes a refrigerant flowing from the first expansion means 120 to the outdoor heat exchanger 130 and the cooling water circulation line ( A refrigerant-cooled water heat exchanger 220 for heat exchange of cooling water circulating W) is installed.

상기 냉각수순환라인(W)은, 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 순환시키는 제1냉각수순환라인(W1)과, 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 칠러(180)측으로 순환시키는 제2냉각수순환라인(W2)으로 이루어져, 에어컨 모드시에는 상기 제1냉각수순환라인(W1)으로 냉각수를 순환시키고, 히트펌프 모드시에는 상기 제2냉각수순환라인(W2)으로 냉각수를 순환시키게 된다.The cooling water circulation line (W) includes a first cooling water circulation line (W1) for circulating the cooling water from the vehicle electrical equipment 200 side to the refrigerant-coolant heat exchanger (220), and the cooling water from the vehicle electrical equipment (200) side. Consisting of a second coolant circulation line (W2) circulating toward the chiller 180, the coolant is circulated to the first coolant circulation line (W1) in the air conditioner mode, and the second coolant circulation line (W2) in the heat pump mode. ) To circulate the coolant.

즉, 에어컨 모드시에는 도 2와 같이 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 통해 차량 전장품(200)과 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 냉각수를 순환시켜 차량 전장품(200)의 폐열을 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 공급하고, 히트펌프 모드시에는 도 3과 같이 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 통해 차량 전장품(200)과 칠러(180)측으로 냉각수를 순환시켜 차량 전장품(200)의 폐열을 칠러(180)측으로 공급하게 된다.That is, in the air conditioner mode, as shown in FIG. 2, the vehicle electronic component 200 and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 are circulated through the first cooling water circulation line W1 to reduce the waste heat of the vehicle electrical equipment 200. The cooling water is supplied to the heat exchanger 220, and in the heat pump mode, the cooling water is circulated to the vehicle electrical equipment 200 and the chiller 180 through the second cooling water circulation line W2 as shown in FIG. The waste heat of is supplied to the chiller 180 side.

상기 냉각수의 유동방향 전환은 상기 제1,2냉각수순환라인(W1,W2)의 분기지점에 설치되는 방향전환밸브(230)를 통해 이루어지며, 도면에서는 도시하지 않았지만 냉각수를 순환시키는 워터펌프도 설치된다.The flow direction of the cooling water is switched through a direction switching valve 230 installed at a branch point of the first and second cooling water circulation lines W1 and W2, and although not shown in the drawing, a water pump for circulating the cooling water is also installed. do.

그리고, 상기 제1냉각수순환라인(W1)에는, 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 순환하는 냉각수를 냉각시키도록 공냉식 전장 라디에이터(210)가 설치되며, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)는 상기 전장 라디에이터(210)의 내부에 설치된다.In addition, an air-cooled electric radiator 210 is installed in the first coolant circulation line W1 to cool the coolant circulating in the first coolant circulation line W1, and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 It is installed inside the electric radiator 210.

따라서, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)의 내부를 유동하는 냉매가 상기 전장 라디에이터(210)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환하게 된다.Accordingly, the refrigerant flowing inside the refrigerant-coolant heat exchanger 220 exchanges heat with the coolant flowing inside the electric radiator 210.

상기 전장 라디에이터(210)는, 상기 제1냉각수순환라인(W1)과 연결되도록 입,출구파이프(213)(214)가 구비되며 서로 일정간격 이격된 한 쌍의 헤더탱크(211)(212)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(211)(212)에 양단부가 연결되어 한 쌍의 헤더탱크(211)(212)를 연통시키는 복수개의 튜브(216)와, 상기 복수개의 튜브(216) 사이에 개재되는 방열핀(217)으로 이루어진다.The electric radiator 210 is provided with inlet and outlet pipes 213 and 214 to be connected to the first cooling water circulation line W1, and a pair of header tanks 211 and 212 spaced apart from each other by a predetermined distance, , A plurality of tubes 216 connected at both ends of the pair of header tanks 211 and 212 to communicate the pair of header tanks 211 and 212, and interposed between the plurality of tubes 216 It consists of a radiating fin (217).

이때, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)는, 상기 한 쌍의 헤더탱크(211)(212) 중 일측 헤더탱크(211)의 내부에 삽입되어 설치된다.At this time, the refrigerant-coolant heat exchanger 220 is inserted into and installed inside one header tank 211 of the pair of header tanks 211 and 212.

따라서, 에어컨 모드시에는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 유동하는 냉매가 전장 라디에이터(210)를 유동하는 냉각수와 열교환하여 방열하면서 응축되고, 히트펌프 모드시에는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 유동하는 냉매가 전장 라디에이터(210) 내부의 정체된 냉각수와 열교환하여 흡열하면서 증발되게 된다.Accordingly, in the air conditioner mode, the refrigerant flowing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 heats up with the coolant flowing through the electric radiator 210 to heat dissipation and condenses, and in the heat pump mode, the refrigerant-coolant heat exchanger 220 ), the refrigerant flowing through the electric radiator 210 exchanges heat with the stagnant coolant inside the electric radiator 210 to absorb heat and evaporate.

여기서, 상기 히트펌프 모드시에는 상기 전장 라디에이터(210)측으로 냉각수가 순환하지 않기 때문에 전장 라디에이터(210) 내부의 냉각수가 정체된 상태로 있게 되고, 상기 전장 라디에이터(210) 내부의 정체된 냉각수의 온도는 외기온도와 동일하게 된다.Here, in the heat pump mode, since the coolant does not circulate toward the electric radiator 210, the coolant inside the electric radiator 210 remains in a stagnant state, and the temperature of the stagnant coolant inside the electric radiator 210 Is equal to the outside temperature.

즉, 차량의 주행풍이 상기 전장 라디에이터(210)를 통과하게 되면서 열교환하게 되므로 상기 전장 라디에이터(210) 내부의 냉각수 온도가 외기온도와 동일하게 유지되며, 이로인해 히트펌프 모드시 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 유동하는 냉매가 전장 라디에이터(210) 내부의 정체된 냉각수로부터 계속 흡열할 수 있는 것이다.That is, since the driving wind of the vehicle passes through the electric radiator 210 and exchanges heat, the coolant temperature inside the electric radiator 210 is maintained equal to the outside air temperature. The refrigerant flowing through 220 can continue to absorb heat from the stagnant coolant inside the electric radiator 210.

이와같이, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매순환라인(R)에 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 설치하여, 상기 실외열교환기(130)로 유동하는 냉매와 상기 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수를 열교환시킴으로써, 에어컨 모드시에는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 통과하면서 방열하므로 응축량을 증가시켜 실외열교환기(130)의 크기 증대 없이 냉방성능 향상 및 소모 동력을 절감하고, 히트펌프 모드시에는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130) 및 칠러(180)를 통과하면서 흡열하므로 증발량을 증가시켜 난방성능 향상 및 소모 동력을 절감할 수 있다.In this way, by installing the refrigerant-coolant heat exchanger 220 in the refrigerant circulation line R at the inlet side of the outdoor heat exchanger 130, the refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger 130 and the vehicle electrical equipment 200 By heat exchange of the cooling water circulating in the air conditioner, the refrigerant radiates heat while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 in the air conditioner mode, thereby increasing the amount of condensation without increasing the size of the outdoor heat exchanger 130 Improves cooling performance and reduces power consumption.In heat pump mode, the refrigerant absorbs heat while passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220, outdoor heat exchanger 130 and chiller 180, thereby increasing the amount of evaporation to improve heating performance. And power consumption can be reduced.

또한, 히트펌프 모드시, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 통과하는 냉매가 상기 전장 라디에이터(210) 내부의 냉각수와 열교환한 후 상기 실외열교환기(130)로 유입되기 때문에 상기 실외열교환기(130)로 유입되는 냉매의 온도를 높일 수 있고, 이로인해 상기 실외열교환기(130)의 착상을 지연시키거나 착상을 해소할 수 있다.In addition, in the heat pump mode, since the refrigerant passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 exchanges heat with the cooling water inside the electric radiator 210 and then flows into the outdoor heat exchanger 130, the outdoor heat exchanger ( It is possible to increase the temperature of the refrigerant flowing into 130), thereby delaying or eliminating the conception of the outdoor heat exchanger 130.

그리고, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 실외열교환기(130)(130)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 제2바이패스라인(R2)이 설치되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.In addition, a second bypass line R2 connecting the refrigerant circulation line R at the inlet side of the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the refrigerant circulation line R at the outlet side of the outdoor heat exchanger 130 and 130 ) Is installed, so that the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R bypasses the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130.

따라서, 상기 실외열교환기(130)의 착상 발생시 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2)으로 유입되어 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 바이패스함으로써, 착상에 의한 전장 라디에이터(210)의 파손을 방지할 수 있고 상기 실외열교환기(130)의 착상 지연 및 착상을 해소할 수도 있다.Therefore, when the outdoor heat exchanger 130 is condensed, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is introduced into the second bypass line R2, and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger ( By bypassing the 130), it is possible to prevent damage to the electric radiator 210 due to the implantation, and it is possible to eliminate the landing delay and the landing of the outdoor heat exchanger 130.

한편, 상기 냉매순환라인(R)과 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)가 설치되어, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시에는 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 냉매를 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 유동시키고, 상기 실외열교환기(130)의 착상 발생시에는 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 유동시키게 된다.On the other hand, at the branch point of the refrigerant circulation line (R) and the second bypass line (R2), a second direction selector valve 192 for switching the flow direction of the refrigerant is installed, and in the air conditioner mode and the heat pump mode, the The refrigerant that has passed through the first expansion means 120 flows toward the refrigerant-coolant heat exchanger 220, and flows toward the second bypass line R2 when the outdoor heat exchanger 130 rises.

물론, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생하지 않은 경우에도 외기 온도가 낮은 경우에는 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 냉매를 유동시켜 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 바이패스시킬 수도 있다.Of course, even when the outdoor heat exchanger 130 is not condensed, when the outside temperature is low, the refrigerant flows toward the second bypass line R2 so that the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger It is also possible to bypass 130.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는, 히트펌프 모드시 차실내 제습을 수행할 수 있도록 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하는 제습라인(R3)이 설치된다.In addition, in the refrigerant circulation line R, a dehumidification line R3 for supplying a portion of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R to the evaporator 160 so as to perform dehumidification in the vehicle interior in the heat pump mode. Is installed.

상기 제습라인(R3)은, 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 저온 냉매의 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하도록 설치된다.The dehumidifying line R3 is installed to supply a portion of the low temperature refrigerant that has passed through the first expansion means 120 to the evaporator 160.

즉, 상기 제습라인(R3)은 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치된다.That is, the dehumidification line R3 is installed to connect the refrigerant circulation line R at the outlet side of the first expansion means 120 and the refrigerant circulation line R at the inlet side of the evaporator 160.

도면에서 보면, 상기 제습라인(R3)의 입구는 상기 제1팽창수단(120)과 상기 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)에 연결됨으로써, 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 후 상기 실외열교환기(130)로 유입되기전의 냉매 일부가 상기 제습라인(R3)으로 유동하여 상기 증발기(160)측으로 공급되게 된다.In the drawing, the inlet of the dehumidification line (R3) is connected to the refrigerant circulation line (R) between the first expansion unit (120) and the outdoor heat exchanger (130), thereby providing the first expansion unit (120). After passing through, some of the refrigerant before flowing into the outdoor heat exchanger 130 flows to the dehumidification line R3 and is supplied to the evaporator 160.

또한, 상기 제습라인(R3)에는, 차실내 제습모드시에만 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 냉매의 일부가 상기 제습라인(R3)으로 유동할 수 있도록 제습라인(R3)을 개폐하는 온오프밸브(195)가 설치된다.In addition, in the dehumidification line R3, the dehumidification line R3 is opened and closed so that a part of the refrigerant passing through the first expansion means 120 flows to the dehumidification line R3 only in the dehumidification mode in the vehicle interior. On-off valve 195 is installed.

상기 온오프밸브(195)는, 제습모드시에만 상기 제습라인(R3)을 개방하고 제습모드가 아닌 경우에는 상기 제습라인(R3)을 폐쇄하게 된다.The on-off valve 195 opens the dehumidification line R3 only in the dehumidification mode and closes the dehumidification line R3 when not in the dehumidification mode.

한편, 상기 제습라인(R3)의 출구는, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어 상기 제습라인(R3)을 통과한 냉매는 상기 증발기(160)로 곧바로 유입되게 된다.On the other hand, the outlet of the dehumidification line R3 is connected to the refrigerant circulation line R at the inlet side of the evaporator 160 so that the refrigerant passing through the dehumidification line R3 is directly introduced into the evaporator 160. .

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.In addition, an accumulator 170 is installed on the refrigerant circulation line R at 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 refrigerants supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor 100.

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

즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 전기 가열식 히터(115)를 작동시킴으로써 난방성능을 향상시킬 수 있고, 또한 난방 열원이 부족할 경우에도 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수 있다.That is, heating performance may be improved by operating the electric heating type heater 115 as an auxiliary heat source at the initial start of the vehicle, and the electric heating type heater 115 may be operated even when the heating heat source is insufficient.

상기 전기 가열식 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a PTC heater as the electric heating type heater 115.

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)(도 2)end. Air conditioning mode (cooling mode) (Fig. 2)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2와 같이, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)도 폐쇄되며, 상기 제1팽창수단(120)의 밸브부재(127)가 통로(126)를 개방하여 냉매를 미팽창 상태로 유동시키게 된다.In the air conditioner mode (cooling mode), as shown in FIG. 2, the second bypass line R2 is closed through the second directional valve 192, and the second bypass line R2 is closed through the first directional valve 191. The first bypass line R1 is also closed, and the valve member 127 of the first expansion means 120 opens the passage 126 to allow the refrigerant to flow in an unexpanded state.

또한, 제1냉각수순환라인(W1)을 통해 전장품(200)과 전장 라디에이터(210)로 냉각수가 순환하게 된다.In addition, the coolant is circulated to the electric equipment 200 and the electric radiator 210 through the first coolant circulation line W1.

한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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.Meanwhile, during maximum cooling, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage through the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower is After cooling while passing through the evaporator 160, the indoor heat exchanger 110 is bypassed and supplied into the vehicle interior, thereby cooling the interior of the vehicle interior.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Continuing to explain the refrigerant circulation process,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)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 installed inside 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 제1팽창수단(120)을 미팽창상태로 통과한 후, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 순차적으로 통과하게 된다.As for the refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 110, the temperature control door 151 closes the passage to the indoor heat exchanger 110 as shown in FIG. 2, so that the first expansion means 120 does not heat exchange with air. After passing through the unexpanded state, the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 are sequentially passed.

이때, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 통과하는 냉매는 상기 전장 라디에이터(210) 내부의 냉각수와 열교환하면서 1차 응축(방열)된 후, 상기 실외열교환기(130)로 유입되어 실외열교환기(130)를 통과하는 외기와 열교환하면서 2차 응축(방열)되어 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.At this time, the refrigerant passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 is first condensed (dissipated) while exchanging heat with the cooling water inside the electric radiator 210, and then flows into the outdoor heat exchanger 130 to enter the outdoor heat exchanger. The gas phase refrigerant is converted into a liquid refrigerant by secondary condensation (dissipation) while exchanging heat with the outside air passing through 130.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제2팽창수단(140)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 is expanded under reduced pressure in the process of passing through the second expansion means 140 to become a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant, and then flows 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 introduced into the evaporator 160 evaporates by exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through a blower, and at the same time, cools the air through an endothermic action by the latent heat of evaporation of the refrigerant. It is supplied to the interior of the vehicle for cooling.

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

나. 히트펌프 모드(도 3)I. Heat pump mode (Fig. 3)

히트펌프 모드는, 도 3과 같이, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되어, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.In the heat pump mode, as shown in FIG. 3, the second bypass line R2 is closed through the second directional valve 192 and the first bypass line is closed through the first directional valve 191. (R1) is open so that the refrigerant is not supplied to the second expansion means 140 and the evaporator 160.

또한, 상기 제1팽창수단(120)의 밸브부재(127)가 통로(126)을 폐쇄하여 냉매가 오리피스(128)를 통과하면서 팽창하도록 하게 된다.In addition, the valve member 127 of the first expansion means 120 closes the passage 126 so that the refrigerant expands while passing through the orifice 128.

아울러, 제2냉각수순환라인(W2)을 통해 전장품(200)과 칠러(180)로 냉각수가 순환하게 된다.In addition, the cooling water circulates through the second cooling water circulation line W2 to the electrical equipment 200 and the chiller 180.

그리고, 제1난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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.And, in the first heating mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage for bypassing the indoor heat exchanger 110, so that the air is blown into the air conditioning case 150 by the blower. After the air passes through the evaporator 160 (stop operation), while passing through the indoor heat exchanger 110, it is converted into warm air and supplied to the vehicle interior, thereby heating the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Continuing to explain the refrigerant circulation process,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 flows into the indoor heat exchanger 110 installed inside 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 and high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with air blown into the air conditioning case 150 through a blower, and at this time, the air passing through the indoor heat exchanger 110 is After turning into warm air, it is supplied to the interior of the vehicle to heat the interior of the vehicle.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제1팽창수단(120)의 오리피스(128)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 증발기 역할을 하는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 순차적으로 통과하게된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 is expanded under reduced pressure in the process of passing through the orifice 128 of the first expansion means 120 to become a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant, and then the refrigerant serving as an evaporator. The refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 are sequentially passed.

이때, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)를 통과하는 냉매는 상기 전장 라디에이터(210) 내부에 정체되어 있는 냉각수와 열교환하면서 1차 증발(흡열)된 후, 상기 실외열교환기(130)로 유입되어 실외열교환기(130)를 통과하는 외기와 열교환하면서 2차 증발(흡열)되게 된다.At this time, the refrigerant passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 is first evaporated (endothermic) while exchanging heat with the cooling water stagnant in the electric radiator 210, and then flows into the outdoor heat exchanger 130. The secondary evaporation (endothermic) is performed while exchanging heat with the outside air passing through the outdoor heat exchanger 130.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제1방향전환밸브(191)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 전장품(200) 냉각수(폐열)와 열교환하여 3차 증발(흡열)한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Subsequently, the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 passes through the first bypass line R1 by the first direction switching valve 191, at which time the first bypass line R1 The refrigerant passing through is heat-exchanged with the cooling water (waste heat) of the electrical equipment 200 passing through the cooling water heat exchange unit 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchange unit 181a of the water-cooled heat exchanger 181, and the third evaporation (endothermic heat). ), the cycle is recycled as described above as it flows into the compressor 100.

다. 히트펌프 모드 작동 중 제습모드(도 4)All. Dehumidification mode during heat pump mode operation (Fig. 4)

히트펌프 모드 작동 중 제습모드는, 도 3의 히트펌프 모드로 작동 중에 차실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during operation of the heat pump mode is operated when dehumidification in the vehicle interior is required during operation in the heat pump mode of FIG. 3.

따라서, 도 3과 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Accordingly, only portions different from those of FIG. 3 will be described.

상기 제습모드시에는, 히트펌프 모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 제습라인(R3)이 추가로 개방되게 된다.In the dehumidification mode, the dehumidification line R3 is additionally opened through the on-off valve 195 in the heat pump mode state.

그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 addition, in the dehumidification mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the path through which the indoor heat exchanger 110 is bypassed, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower is After being cooled in the process of passing through the evaporator 160, it is converted into warm air while passing through the indoor heat exchanger 110 and supplied into the vehicle interior, thereby heating the interior of the vehicle.

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 refrigerant supplied to the evaporator 160 is small, air cooling performance is also low, thereby minimizing changes in indoor temperature, and dehumidification of the air passing through the evaporator 160 is performed smoothly.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Continuing to explain the refrigerant circulation process,

상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120)의 오리피스(128)를 통과한 냉매 중 일부 냉매는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 통과하게 되고, 일부 냉매는 상기 제습라인(R3)을 통과하게 된다.Some of the refrigerants that have passed through the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, and the orifice 128 of the first expansion means 120 may include the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130. Pass through, and some of the refrigerant passes through the dehumidification line R3.

상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 통과하는 냉매는 냉각수 및 외기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제1방향전환밸브(191)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 전장품(200) 냉각수(폐열)와 열교환하여 증발하게 되고,The refrigerant passing through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 evaporates while exchanging heat with cooling water and outside air, and then passes through the first bypass line R1 by the first direction switching valve 191. In this case, the refrigerant passing through the first bypass line R1 passes through the cooling water heat exchange unit 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchange unit 181a of the water cooling type heat exchanger 181 ( 200) Heat exchange with cooling water (waste heat) to evaporate,

상기 제습라인(R3)을 통과한 냉매는 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant that has passed through the dehumidification line R3 is supplied to the evaporator 160 to evaporate during heat exchange with air flowing inside 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)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In the process, the air passing through the evaporator 160 is dehumidified, and the dehumidified air passing through the evaporator 160 is converted to warm air while passing through the indoor heat exchanger 110 and then supplied to the interior of the vehicle. Dehumidification heating.

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.Thereafter, the refrigerant that has passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is joined, and then flows into the compressor 100 to recycle the above-described cycle.

라. 히트펌프 모드 작동 중 제상모드(도 5)la. Defrost mode during heat pump mode operation (Fig. 5)

히트펌프 모드 작동 중 제상모드는, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 경우 또는 차량 외기온도가 설정온도 이하인 경우에 작동하며, 도 5과 같이, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방되고, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방된다.During operation of the heat pump mode, the defrost mode operates when a landing occurs in the outdoor heat exchanger 130 or when the vehicle outside air temperature is less than or equal to a set temperature, and as shown in FIG. 5, through the second directional valve 192 The second bypass line R2 is opened, and the first bypass line R1 is opened through the first directional valve 191.

또한, 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 제습라인(R3)이 폐쇄되고, 상기 제1팽창수단(120)의 오리피스(128)를 통해 냉매를 팽창시키며, 상기 공조케이스(150)내로 실내공기를 유입하도록 내기유입모드로 전환된다.In addition, the dehumidification line (R3) is closed through the on-off valve 195, the refrigerant is expanded through the orifice 128 of the first expansion means 120, and indoor air into the air conditioning case 150 It is switched to the bet inflow mode to inflow.

아울러, 제2냉각수순환라인(W2)을 통해 전장품(200)과 칠러(180)로 냉각수가 순환하게 된다.In addition, the cooling water circulates through the second cooling water circulation line W2 to the electrical equipment 200 and the chiller 180.

그리고, 제상모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 addition, in the defrost mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the path through which the indoor heat exchanger 110 is bypassed, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower is After passing through the evaporator 160 (stop operation), while passing through the indoor heat exchanger 110, it is converted into warm air and supplied into the vehicle interior, thereby heating the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Continuing to explain the refrigerant circulation process,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 flows into the indoor heat exchanger 110 installed inside 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 and high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with air blown into the air conditioning case 150 through a blower, and at this time, the air passing through the indoor heat exchanger 110 is After turning into warm air, it is supplied to the interior of the vehicle to heat the interior of the vehicle.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제1팽창수단(120)의 오리피스(128)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제2바이패스라인(R2)으로 유동하게 되면서 상기 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 is expanded under reduced pressure in the process of passing through the orifice 128 of the first expansion means 120 to become a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant, and then the second bypass As it flows through the line R2, the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 are bypassed.

이후, 상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는, 상기 제1방향전환밸브(191)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 전장품 냉각수(폐열)와 열교환하여 증발하고, 이후 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Thereafter, the refrigerant passing through the second bypass line R2 passes through the first bypass line R1 by the first direction switching valve 191, at which time the first bypass line R1 ), the refrigerant passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 exchanges heat with the cooling water (waste heat) passing through the cooling water heat exchanger 181b and evaporates, and then the compressor ( As it flows into 100), the cycle as described above is recycled.

100: 압축기 110: 실내열교환기
115: 전기 가열식 히터
120: 제1팽창수단 128: 오리피스
130: 실외열교환기 135: 팬
140: 제2팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 칠러
191: 제1방향전환밸브 192: 제2방향전환밸브
195: 온오프 밸브 200: 전장품
210: 전장 라디에이터 220: 냉매-냉각수 열교환기
R: 냉매순환라인(R) R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 R3: 제습라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
115: electric heating type heater
120: first expansion means 128: orifice
130: outdoor heat exchanger 135: fan
140: second expansion means
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: evaporator 170: accumulator
180: chiller
191: first directional valve 192: second directional valve
195: on-off valve 200: electrical equipment
210: electric radiator 220: refrigerant-coolant heat exchanger
R: refrigerant circulation line (R) R1: first bypass line
R2: second bypass line R3: dehumidification line

Claims (8)

냉매순환라인(R)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100)와, 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(110)와, 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기(160)와, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기(130)를 포함하여 이루어진 차량용 히트펌프 시스템에 있어서,
차량 전장품(200)을 냉각하도록 차량 전장품(200)측으로 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인(W)과, 상기 실내열교환기(110)와 상기 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매와 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(220)와, 상기 압축기(100)에 공급되는 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매와 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 칠러(180)를 포함하며, 에어컨 모드시에 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 순환시키고, 히트펌프 모드시 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 칠러(180)측으로 순환시키며,
상기 냉각수순환라인(W)은, 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)측으로 순환시키는 제1냉각수순환라인(W1)과, 상기 차량 전장품(200)측 냉각수를 상기 칠러(180)측으로 순환시키는 제2냉각수순환라인(W2)으로 이루어져, 에어컨 모드시에는 상기 제1냉각수순환라인(W1)으로 냉각수를 순환시키고, 히트펌프 모드시에는 상기 제2냉각수순환라인(W2)으로 냉각수를 순환시키되, 히트펌프 모드시, 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 바이패스한 냉매가 칠러(180)로 공급되며, 에어컨 모드시, 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 칠러(180)를 바이패스하여 유동하고,
히트펌프 모드시에는, 냉매가 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 칠러(180), 압축기(100)로 순환하고, 상기 냉매가 상기 칠러(180)를 통과하면서 냉각수로부터 흡열하도록 구성되며, 상기 제1냉각수순환라인(W1)에는, 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 순환하는 냉각수를 냉각시키도록 전장 라디에이터(210)가 설치되며, 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)는, 상기 전장 라디에이터(210)의 내부에 설치되되,
상기 냉매-냉각수 열교환기(220)의 입구측 냉매순환라인(R)과 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 냉매-냉각수 열교환기(220) 및 실외열교환기(130)를 함께 바이패스하도록 하는 제2바이패스라인(R2)이 구비되고,
상기 전장 라디에이터(210) 및 냉매-냉각수 열교환기(220)는 상기 실외열교환기(130)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 동일선상에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The compressor 100 installed in the refrigerant circulation line R to compress and discharge the refrigerant, and the air in the air conditioning case 150 and the refrigerant discharged from the compressor 100 are exchanged with each other. An indoor heat exchanger 110 to be used, an evaporator 160 installed inside the air conditioning case 150 to exchange heat between the air in the air conditioning case 150 and the refrigerant supplied to the compressor 100, and the air conditioning case ( In the vehicle heat pump system comprising an outdoor heat exchanger (130) installed outside the refrigerant circulation line (R) and heat-exchanging external air with a refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R),
A cooling water circulation line (W) for circulating coolant toward the vehicle electronic components 200 to cool the vehicle electrical components 200, and a refrigerant circulation line (R) between the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 A refrigerant-coolant heat exchanger 220 for heat exchange between a flowing refrigerant and cooling water circulating in the cooling water circulation line W, and a refrigerant flowing through a refrigerant circulation line R supplied to the compressor 100 and the cooling water circulation It includes a chiller 180 for heat-exchanging the coolant circulating in the line W, and circulates the coolant side of the vehicle electronic component 200 to the refrigerant-coolant heat exchanger 220 side in the air conditioner mode, and in the heat pump mode, the Circulating the coolant from the vehicle electrical equipment 200 side to the chiller 180 side,
The cooling water circulation line (W) includes a first cooling water circulation line (W1) for circulating the cooling water from the vehicle electrical equipment 200 side to the refrigerant-coolant heat exchanger (220), and the cooling water from the vehicle electrical equipment (200) side. Consisting of a second coolant circulation line (W2) circulating toward the chiller 180, the coolant is circulated to the first coolant circulation line (W1) in the air conditioner mode, and the second coolant circulation line (W2) in the heat pump mode. ) To circulate the coolant, but in the heat pump mode, the refrigerant bypassing the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 is supplied to the chiller 180, and in the air conditioner mode, the refrigerant-coolant heat exchanger The refrigerant passing through 220 and the outdoor heat exchanger 130 flows by bypassing the chiller 180,
In the heat pump mode, the refrigerant circulates to the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the first expansion means 120, the chiller 180, and the compressor 100, and the refrigerant flows into the chiller 180. It is configured to absorb heat from the cooling water while passing through, and in the first cooling water circulation line W1, an electric radiator 210 is installed to cool the cooling water circulating in the first cooling water circulation line W1, and the refrigerant- The cooling water heat exchanger 220 is installed inside the electric radiator 210,
Refrigerant installed to connect the refrigerant circulation line R at the inlet side of the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the refrigerant circulation line R at the outlet side of the outdoor heat exchanger 130 to circulate the refrigerant circulation line R A second bypass line (R2) for bypassing the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 together is provided,
The electric radiator 210 and the refrigerant-coolant heat exchanger 220 are installed on the same line in the flow direction of the air passing through the outdoor heat exchanger 130. 제1 항에 있어서,
상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1팽창수단(120)과,
상기 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140)을 더 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
First expansion means 120 for selectively expanding the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110, and
Vehicle heat pump system further comprising a second expansion means (140) for expanding the refrigerant supplied to the evaporator (160). 제2 항에 있어서,
에어컨 모드시에, 냉매가 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 냉매-냉각수 열교환기(220), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)로 순환하고, 상기 냉매는 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130)를 통과하면서 냉각수 및 외기에 방열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 2,
In the air conditioner mode, the refrigerant is the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the refrigerant-coolant heat exchanger 220, the outdoor heat exchanger 130, the second expansion means 140, the evaporator 160, and the compressor. A vehicle heat pump system, characterized in that the refrigerant circulates to (100), and the refrigerant passes through the refrigerant-coolant heat exchanger (220) and the outdoor heat exchanger (130) to dissipate cooling water and outside air. 제1 항에 있어서,
히트펌프 모드시, 냉매가 상기 냉매-냉각수 열교환기(220)와 실외열교환기(130) 또는 칠러(180)를 통해 흡열하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
In the heat pump mode, a vehicle heat pump system, wherein the refrigerant absorbs heat through the refrigerant-coolant heat exchanger 220 and the outdoor heat exchanger 130 or the chiller 180. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 냉각수순환라인(W)에 칠러(180)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
A vehicle heat pump system, characterized in that a chiller 180 is installed in the cooling water circulation line (W).
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