KR20130101342A

KR20130101342A - Bypass expansion valve assembly and heat pump system for vehicle therewith

Info

Publication number: KR20130101342A
Application number: KR1020120022412A
Authority: KR
Inventors: 최영호; 강성호; 이정재; 김학규
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-13
Also published as: KR101897241B1

Abstract

PURPOSE: A bypass expansion valve assembly and a vehicle heat pump system are provided to change a fluid flowing direction by utilizing a one-way valve without using a three-way valve so that a pressure loss is small. CONSTITUTION: A bypass expansion valve includes an inlet (125a), a plate unit (122a), a bypass outlet (125c), and an orifice (126). The inlet is formed on bodies (121a, 121b), and a fluid is supplied via the inlet. When the plate unit is in contact with a sheet unit (121a) formed on a flowing passage of the fluid inside the body, a flow of the fluid is blocked. The fluid is discharged via the bypass outlet when the plate unit is spaced from the sheet unit. The orifice is formed on the body in the upstream of the plate unit and includes a reduced cross section portion.

Description

바이패스 팽창 밸브 조립체 및 이를 구비한 차량용 히트 펌프 시스템 {Bypass Expansion Valve Assembly and Heat Pump System for Vehicle therewith}Bypass Expansion Valve Assembly and Heat Pump System for Vehicle therewith}

본 발명은 바이패스 팽창 밸브 조립체 및 이를 구비한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방시와 난방시에 냉매의 유동과 바이패스 팽창을 선택적으로 수행할 수 있는 바이패스 팽창 밸브 조립체 및 이를 구비한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a bypass expansion valve assembly and a vehicle heat pump system having the same, and more particularly, a bypass expansion valve assembly capable of selectively performing a flow and refrigerant expansion of a refrigerant during cooling and heating. The present invention relates to a vehicle heat pump system having the same.

차량용 공조 장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방 시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방 시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방 시스템은, 냉매 사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방 시스템은 냉각수 사이클의 히터 코어측에서 히터 코어 외부를 거치는 공기를 히터 코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다. The 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. The cooling system is configured to heat the air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing inside the evaporator to cool the vehicle, thereby cooling the vehicle interior, and the heating system is configured to heat the heater at the heater core side of the cooling water cycle. The air passing through the outside of the core is exchanged with the coolant flowing inside the heater core to be converted into warmth, thereby heating the vehicle interior.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매 사이클을 이용하여 냉매의 유동 방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있다. On the other hand, unlike the vehicle air conditioner, a heat pump system capable of selectively performing cooling and heating by changing the flow direction of the refrigerant by using one refrigerant cycle has been applied.

그런데, 종래의 히트 펌프 시스템의 경우 냉매의 유동 방향을 전환시키는 밸브가 3-웨이 방식의 밸브이고 3-웨이로 분기된 이후에 하나의 경로에서 별도로 팽창 밸브를 설치하는 구조이어서 1-웨이 밸브의 경우보다 압력 손실이 큰 문제점이 있었다. However, in the case of the conventional heat pump system, the valve for switching the flow direction of the refrigerant is a 3-way valve, and after branching into 3-way, an expansion valve is installed separately in one path, thereby providing a 1-way valve. The pressure loss was larger than that.

또한, 팽창 밸브를 별도로 설치해야 하므로 구조가 복잡해지고 구성 부품이 많아져서 작업 공수가 늘어나게 되어 제작 단가가 상승하는 문제점이 있었고, 별도의 팽창 밸브를 설치함으로써 전체적인 패키지가 커지는 문제점이 있었다.In addition, since the expansion valve must be separately installed, there is a problem in that the structure is complicated and the number of components increases, thereby increasing the manufacturing cost, and the overall package is increased by installing a separate expansion valve.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자, 에어컨 모드와 히트펌프 모드를 변환시에 냉매의 유로 전환을 위한 밸브 구조에서 동일한 외곽 사이즈를 유지하되 압력 손실이 없으며 구성 부품의 개수가 감소되어 전체적인 패키지 공간 확보면에서 유리한 바이패스 팽창 밸브 조립체 및 이를 구비한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, while maintaining the same outer size in the valve structure for switching the refrigerant flow path when converting the air conditioning mode and heat pump mode, there is no pressure loss and the number of components is reduced to secure the overall package space It is an object of the present invention to provide a bypass expansion valve assembly and a heat pump system having the same.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체는, 본체에 형성되어 유체가 유입되는 유입구, 본체 내에서 유체의 유동 경로에 형성된 시트부와의 접촉에 의해 유입된 유체의 유동을 개폐하도록 제어하는 플레이트부, 상기 플레이트부가 개방시에 유체가 유출되는 바이패스 유출구, 상기 본체에 형성되며 상기 플레이트부의 상류에 형성되어 축소된 단면부를 가진 오리피스를 구비한다.In order to achieve the above object and other objects, the bypass expansion valve assembly according to an embodiment of the present invention, the inlet is formed in the main body, the fluid inlet, seat portion formed in the flow path of the fluid in the body and A plate portion for controlling opening and closing of the flow of the fluid introduced by the contact of the plate, a bypass outlet through which the fluid flows out when the plate portion is opened, and an orifice formed in the body and formed upstream of the plate portion and having a reduced cross-section portion; Equipped.

여기서, 바이패스 팽창 밸브 조립체는 상기 오리피스를 통과한 유체를 바이패스 유출구의 하류와 유체 연결하는 바이패스라인을 추가로 포함한다.Here, the bypass expansion valve assembly further includes a bypass line for fluidly connecting the fluid passing through the orifice with the downstream of the bypass outlet.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체는 상기 플레이트부를 가동시키는 솔레노이드와, 상기 플레이트부를 가동시키는 탄성부를 추가로 포함한다.In addition, the bypass expansion valve assembly according to an embodiment of the present invention further includes a solenoid for operating the plate portion, and an elastic portion for operating the plate portion.

본 발명의 실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체는 에어컨 모드시에 상기 플레이트부를 개방시킨다.The bypass expansion valve assembly according to the embodiment of the present invention opens the plate portion in the air conditioner mode.

여기서, 상기 오리피스는 상기 유입구의 유체 유동 경로에 수직하게 본체에 연장되어 형성된다.Here, the orifice is formed extending to the body perpendicular to the fluid flow path of the inlet.

또한, 상기 오리피스의 유동 단면적은 상기 플레이트부가 개방된 경우의 플레이트부와 시트부간의 개방된 공간으로 유동하는 유체의 유동 단면적보다 작게 형성된다.In addition, the flow cross-sectional area of the orifice is formed smaller than the flow cross-sectional area of the fluid flowing into the open space between the plate portion and the sheet portion when the plate portion is opened.

본 발명이 일특징에 따르는 히트 펌프 시스템은, 냉매 순환 라인상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기, 공조케이스의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기의 출구측 냉매 순환라인과 연결되어, 상기 공조케이스내를 유동하는 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제 1 실내 열교환기, 상기 공조 케이스의 내부에 설치되되 상기 압축기의 입구측 냉매 순환라인과 연결되어 상기 공조 케이스내를 유동하는 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 제2실내 열교환기, 상기 공조 케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키는 실외 열교환기, 상기 제 2 실내 열교환기 입구측 냉매 순환 라인상에 설치되어 상기 제 2 실내 열교환기로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제 1 팽창 수단, 상기 제 1 팽창 수단의 입구측 냉매 순환 라인과 상기 제 2 실내 열교환기의 출구측 냉매 순환 라인을 연결하도록 설치되어 순환 냉매가 상기 제 1 팽창수단 및 제 2 실내 열교환기를 바이패스하도록 하는 제 1 바이패스 라인, 상기 제 1 바이패스라인과 상기 냉매 순환라인의 분기지점에 설치되어 에어컨 모드 또는 히프 펌프 모드에 따라 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매가 상기 제 1 바이패스라인 또는 상기 제 1 팽창 수단으로 흐르도록 냉매 흐름 방향을 전환하는 제 1 방향 전환 밸브, 상기 제 1 바이패스라인 상에 설치되어 제 1 바이패스라인을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단, 및 상기 실외 열교환기의 입구측 냉매 순환라인 상에 설치되며, 본체에 형성되어 냉매가 유입되는 유입구와, 본체 내에서 냉매의 유동 경로에 형성된 시트부와의 접촉에 의해 유입된 냉매의 유동을 개폐하도록 제어하는 플레이트부와, 상기 플레이트부가 개방시에 냉매가 유출되는 바이패스 유출구와, 상기 본체에 형성되며 상기 플레이트부의 상류에 형성되어 축소된 단면부를 가진 오리피스를 구비하는 바이패스 팽창 밸브 조립체를 구비하여, 에어컨 모드 또는 히트 펌프 모드에 따라 상기 실외 열교환기로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.According to an aspect of the present invention, a heat pump system is installed on a refrigerant circulation line to compress and discharge a refrigerant, and is installed in an air conditioning case and is connected to an outlet refrigerant circulation line of the compressor. A first indoor heat exchanger configured to exchange heat between the air flowing in the refrigerant and the refrigerant discharged from the compressor, the air installed in the air conditioning case and connected to the refrigerant circulation line at the inlet side of the compressor, and the air flowing in the air conditioning case; A second indoor heat exchanger for exchanging the refrigerant supplied to the compressor, an outdoor heat exchanger installed outside the air conditioning case for exchanging the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line and outdoor air, and circulating the refrigerant at the inlet side of the second indoor heat exchanger A first expansion installed on a line to expand a refrigerant supplied to the second indoor heat exchanger However, the first cooling means is provided to connect the inlet-side refrigerant circulation line and the outlet-side refrigerant circulation line of the second indoor heat exchanger to circulate the refrigerant to bypass the first expansion means and the second indoor heat exchanger The first bypass line, the first bypass line and the refrigerant circulation line installed at the branch point of the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger in accordance with the air conditioner mode or the bottom pump mode, the first bypass line or the first expansion means A first direction switching valve for changing a refrigerant flow direction to flow toward the air; a heat supply means installed on the first bypass line to supply heat to the refrigerant flowing along the first bypass line; and an inlet side of the outdoor heat exchanger. It is installed on the refrigerant circulation line, the sheet formed in the main body inlet for the refrigerant flows, and the sheet formed in the flow path of the refrigerant in the main body A plate portion for controlling opening and closing of the flow of the refrigerant introduced by contact with the substrate, a bypass outlet through which the refrigerant flows out when the plate portion is opened, and a cross-sectional portion formed on the main body upstream of the plate portion and reduced in size. A bypass expansion valve assembly having an orifice is provided to selectively expand the refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger according to the air conditioning mode or the heat pump mode.

본 발명에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체 및 이를 구비한 히트 펌프 시스템은 다음과 같은 효과를 가지고 있다.The bypass expansion valve assembly and the heat pump system having the same according to the present invention have the following effects.

첫째, 유체의 방향을 전환하기 위한 3-웨이 밸브를 사용하지 않고서 1-웨이 방식으로 온/오프만 하기 때문에 압력 손실이 적다.First, the pressure loss is small because only one way is on / off without using a three-way valve to divert the fluid.

둘째, 별도의 팽창 밸브를 사용하지 않고서 밸브 조립체의 본체에 오리피스 가 형성되기 때문에 부품 개수가 감소되고 작업 공수가 절감되는 효과가 있다.Second, since the orifice is formed in the body of the valve assembly without using a separate expansion valve, there is an effect that the number of parts is reduced and the labor of man.

셋째, 전체적인 밸브 조립체의 부피가 감소하여 패키징 효율이 향상된다.Third, the overall valve assembly volume is reduced to improve packaging efficiency.

도 1은 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템의 바이패스 팽창 밸브 조립체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템의 바이패스 팽창 밸브 조립체가 에어콘 모드시에 작동 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템의 바이패스 팽창 밸브 조립체가 히트 펌프 모드시에 작용 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 에어컨 모드를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트 펌프 모드 작동 중 제 1 난방 모드를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트 펌프 모드 작동 중 제 2 난방 모드를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트 펌프 모드 작동 중 제습 모드를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트 펌프 모드 작동 중 제상 모드를 나타내는 구성도이다. 1 is a cross-sectional view of the bypass expansion valve assembly of the vehicular heat pump system of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an operating state of the bypass expansion valve assembly in the air conditioner mode of the vehicle heat pump system of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an operating state of the bypass expansion valve assembly in the heat pump mode of the vehicle heat pump system of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing an air conditioning mode of a vehicle heat pump system according to the present invention.
5 is a configuration diagram showing a first heating mode during a heat pump mode operation of a vehicle heat pump system according to the present invention.
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 configuration diagram showing a dehumidification mode during the heat pump mode operation of the vehicle heat pump system according to the present invention.
8 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.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체의 단면도기 도시되고 있고, 도 2에는 바이패스 팽창 밸브 조립체의 플레이트부가 개방되어 에어콘 모드시에 작동 상태를 도시하는 단면도가 도시되고 있으며, 도 3에는 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템의 바이패스 팽창 밸브 조립체가 히트 펌프 모드시에 작용 상태를 도시하는 단면도가 도시되고 있다. 1 is a cross-sectional view of the bypass expansion valve assembly according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing the operating state in the air conditioner mode by opening the plate portion of the bypass expansion valve assembly 3 is a cross-sectional view showing a state of operation of the bypass expansion valve assembly of the vehicle heat pump system of the present invention in the heat pump mode.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체는, 본체 하부(121a)와 본체 상부(121b)가 결합되어 일체로 형성된 본체에 형성되어 냉매인 유체가 유입되는 유입구(125a)와, 본체 내에서 유체의 유동 경로에 형성된 시트부(121c)와의 접촉에 의해 유입된 유체의 유동을 개폐하도록 제어하는 플레이트부(122a)와, 상기 플레이트부(122a)가 개방시에 유체가 유출되는 바이패스 유출구(125c)와, 상기 본체에 형성되며 상기 플레이트부(122a)의 상류에 형성되어 축소된 단면부를 가진 오리피스(126)를 구비한다. As shown in these drawings, the bypass expansion valve assembly according to an embodiment of the present invention, the body lower portion 121a and the body upper portion 121b are formed in a body formed integrally to form a fluid that is a refrigerant flows in The plate portion 122a for controlling opening and closing of the flow of the fluid introduced by the contact with the inlet 125a and the seat portion 121c formed in the flow path of the fluid in the body, and the plate portion 122a when the plate portion 122a is opened. And an orifice 126 having a bypass section 125c through which fluid flows out, and a cross section formed on the body and upstream of the plate section 122a.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 팽창 밸브 조립체는 상기 플레이트부를 가동시키는 솔레노이드(124b)를 구비한다. 또한, 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)는 상기 플레이트부(122a)를 가동시키는 탄성부(122d)를 추가로 포함한다. 상기 탄성부(122d)는 플레이트부(122a)의 하측 디스크(122c)의 하측에서 상측으로 바이어스 하게 된다. 따라서, 기본적으로 상기 탄성부(122d)로 인하여 상기 플레이트부(122a)는 상측으로 가동하려는 힘을 받게 된다. 상기 탄성부(122d)는 예를 들어 코일 스프링일 수 있다. On the other hand, the bypass expansion valve assembly according to an embodiment of the present invention has a solenoid 124b for operating the plate portion. In addition, the bypass expansion valve assembly 120 further includes an elastic portion 122d for moving the plate portion 122a. The elastic portion 122d is biased upward from the lower side of the lower disk 122c of the plate portion 122a. Therefore, basically, the plate portion 122a is forced to move upward due to the elastic portion 122d. The elastic part 122d may be, for example, a coil spring.

상기 플레이트부(122a)는 본체 내에 형성된 상측 밸브 챔버(125e) 내에서 상하로 가동하게 되는데, 수평을 유지하면서 상하로 가동할 수 있도록 상측 디스크(122b)를 구비하되, 상측 디스크(122b)의 원주방향 단부는 밀봉부(122e)를 매개로 본체의 상측 밸브 챔버(125e)의 내측 벽과 접촉하게 된다. The plate portion 122a is moved up and down in the upper valve chamber 125e formed in the main body, and includes an upper disk 122b so as to be able to move up and down while maintaining horizontality, and the circumference of the upper disk 122b. The directional end comes into contact with the inner wall of the upper valve chamber 125e of the body via the seal 122e.

상기 플레이트부(122a)의 상측에는 상측 방향으로 샤프트(123)가 연장되어 배치되며, 상기 샤프트(123)는 샤프트(123)를 둘러싸서 상하방향으로 안내하는 가이드부(124c) 내에서 상하 방향으로 슬라이드 운동하게 된다. 기본적으로 상기 플레이트부(122a)는 상기 탄성부(122d)에 의해 상측 방향으로 바이어스 되므로 플레이트부(122a)가 하측 방향으로 가동되기 위해서는 탄성부(122d)의 탄성력을 능가하는 하측 방향 가동력이 플레이트부(122a)에 작용되어야 한다. 따라서, 상기 플레이트부(122a)의 하측 방향 가동력을 전자기력을 통하여 생성하는 솔레노이드(124b)가 플레이트부(122a)의 상측에 배치된 샤프트(123) 주위에 배치되며, 상기 솔레노이드부(124b)는 하우징(124a) 내에 수납되어 있다. 한편, 상기 솔레노이드부(124b)에 전원 및/또는 제어 신호를 제공하는 와이어(124d)가 솔레노이드에 연결되어 있다. The shaft 123 extends in an upward direction and is disposed above the plate part 122a, and the shaft 123 surrounds the shaft 123 in a vertical direction in a guide part 124c that guides in the vertical direction. The slide will be exercised. Basically, the plate portion 122a is biased upward by the elastic portion 122d. Thus, in order for the plate portion 122a to move downward, the downward movement force that exceeds the elastic force of the elastic portion 122d is the plate portion. Should act on 122a. Therefore, a solenoid 124b for generating a downward movable force of the plate portion 122a through electromagnetic force is disposed around the shaft 123 disposed above the plate portion 122a, and the solenoid portion 124b is disposed in the housing. It is housed in 124a. On the other hand, a wire 124d for providing a power and / or control signal to the solenoid portion 124b is connected to the solenoid.

한편, 상기 오리피스(126)는 상기 유입구(125a)의 유체 유동 경로에 수직하게 본체에 연장되어 형성된다. 또한, 상기 오리피스(126)의 유동 단면적은 상기 플레이트부(122a)가 개방된 경우의 플레이트부(122a)와 시트부(121c)간의 개방된 공간으로 유동하는 유체의 유동 단면적보다 작게 형성된다. 오리피스(126)는 그 단면적이 급격히 줄어들도록 형성되어 있으므로 그 내부를 통과하는 유체는 단열 팽창을 하게 된다. On the other hand, the orifice 126 is formed to extend to the body perpendicular to the fluid flow path of the inlet (125a). In addition, the flow cross-sectional area of the orifice 126 is smaller than the flow cross-sectional area of the fluid flowing into the open space between the plate portion 122a and the sheet portion 121c when the plate portion 122a is opened. Orifice 126 is formed so that the cross-sectional area is sharply reduced, so that the fluid passing through the inside is adiabatic expansion.

도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 오리피스(126)의 길이방향 중간 부분에는 그 폭이 다시 좁아지는 협폭부가 구비될 수 있는데, 소정 길이의 협폭부의 하류에서는 다시 오리피스의 폭이 복원된다. 상기 협폭부의 형상은 오리피스 내측으로 돌출되도록 경사진 형상이거나 단차 형상일 수 있다.Although not shown in the drawing, the middle portion of the longitudinal direction of the orifice 126 may be provided with a narrowing portion whose width is narrowed again, and the width of the orifice is restored again downstream of the narrowing portion of the predetermined length. The narrow portion may have a shape inclined to protrude into an orifice or a stepped shape.

도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체 외부의 제어부(미도시)에 의한 제어 신호에 의하여, 에어컨 모드시에는 상기 플레이트부(122a)를 탄성부(122d)의 바이어스 힘에 의해 상측 방향으로 가동되어 개방된다. 이 경우, 유입구(125a)로 유입된 유체(냉매)는 화살표 A로 도시된 바와 같이 시트부(121c)와 플레이트부(122a)의 하측 디스크(122c: 도 1) 사이의 공간으로 유체가 유동하게 된다. 이때에 비록 플레이트부(122a)상류에 오리피스(126)가 형성되어 있지만, 오리피스(126)는 단면적이 매우 작기 때문에 오리피스(126)로는 유체가 유동하지 않고 오로지 도 2에 도시된 화살표의 방향으로만 유체가 유동하게 되어 하측 밸브 챔버(125b)를 거쳐서 바이패스 유출구(125c)를 통하여 배출되게 된다.As shown in FIG. 2, in the air conditioner mode, the plate part 122a is moved upward by a biasing force of the elastic part 122d by a control signal from a control unit (not shown) outside the valve assembly. Open. In this case, the fluid (refrigerant) introduced into the inlet 125a causes the fluid to flow into the space between the seat 121c and the lower disk 122c (FIG. 1) of the plate 122a as shown by arrow A. FIG. do. Although the orifice 126 is formed upstream of the plate portion 122a at this time, since the orifice 126 has a very small cross-sectional area, no fluid flows to the orifice 126, but only in the direction of the arrow shown in FIG. The fluid flows and is discharged through the bypass outlet 125c through the lower valve chamber 125b.

그런데, 도 3에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(124b)의 가동력에 의해 플레이트부(122a)가 탄성부(122d)의 상측 방향 바이어스력을 이기고 하측 방향으로 가동하게 되면, 플레이트부(122a)가 시트부(121c)상에 안착되어 상측 밸브 챔버(125e)에서 하측 밸브 챔버(125b)로의 유동 경로는 폐쇄된다. 따라서, 유입구(125a)로 유입된 유체는 화살표 B로 도시된 바와 같이 오로지 오리피스(126)를 통하여 유동하게 되고, 그 과정에서 유체는 단열 팽창하게 된다. However, as shown in FIG. 3, when the plate portion 122a overcomes the upward biasing force of the elastic portion 122d by the movable force of the solenoid 124b and moves downward, the plate portion 122a is seated. Seated on the portion 121c, the flow path from the upper valve chamber 125e to the lower valve chamber 125b is closed. Thus, the fluid entering the inlet 125a flows only through the orifice 126 as shown by arrow B, and in the process the fluid is adiabaticly expanded.

여기서, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 오리피스(126)를 통과한 유체를 바이패스 유출구(125c)의 하류와 유체 연결하는 팽창 라인(R3)을 추가로 포함하는데, 단열 팽창된 유체는 오리피스 유출구(125d)를 거쳐서 팽창 라인(R3)을 통하여 바이패스 유출구(125c)의 하류와 합류하게 된다. 4 to 8, further comprising an expansion line R3 for fluidly connecting the fluid passing through the orifice 126 with the downstream of the bypass outlet 125c, wherein the adiabatic expanded fluid is present. Joins downstream of bypass outlet 125c via expansion line R3 via orifice outlet 125d.

다음으로 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 에어컨 시스템의 냉매 순환 라인(R) 상의 압축기(100)와, 제 1 실내 열교환기(110)와, 전술한 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)와, 실외 열교환기(130)와, 제 1 팽창 수단(140)과, 제 2 실내 열교환기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.Next, a vehicle heat pump system according to the present invention includes a compressor 100 on a refrigerant circulation line R of an air conditioning system, a first indoor heat exchanger 110, a bypass expansion valve assembly 120 described above, The outdoor heat exchanger 130, the first expansion means 140, and the second indoor heat exchanger 160 are sequentially connected, and are preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

또한, 상기 냉매 순환라인(R)상에는 제 2 실내 열교환기(160)를 바이패스 하는 제 1 바이패스라인(R1)과, 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제 2 바이패스라인(R2)과, 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)를 구성하는 팽창 라인(R3)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 상기 제 1 바이패스 라인(R1)의 분기지점에는 제 1 방향 전환 밸브(191)가 설치되고 상기 제 2 바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제 2 방향 전환 밸브(192)가 설치되며, 상기 팽창 라인(R3)의 분기지점에는 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)가 설치된다.In addition, the first bypass line (R1) for bypassing the second indoor heat exchanger (160) and the second bypass line (R2) for bypassing the outdoor heat exchanger (130) on the refrigerant circulation line (R). And expansion lines R3 constituting the bypass expansion valve assembly 120 are connected in parallel with each other, and a first direction switching valve 191 is installed at a branch point of the first bypass line R1. A second diverter valve 192 is installed at a branch point of the second bypass line R2, and a bypass expansion valve assembly 120 is installed at a branch point of the expansion line R3.

아울러, 상기 제 1 바이패스 라인(R1)과 상기 제 2 실내 열교환기(160)의 입구측 냉매 순환 라인(R)을 연결하도록 분기라인(R4) 및 분기라인(R4)상에 유량 제어 밸브(195)가 설치된다.In addition, a flow control valve on the branch line (R4) and branch line (R4) to connect the first bypass line (R1) and the inlet refrigerant circulation line (R) of the second indoor heat exchanger (160). 195 is installed.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 모드별 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the mode-specific 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 4와 같이, 상기 제 1 방향 전환 밸브(191)를 통해 상기 제 1 바이패스 라인(R1)이 폐쇄되고, 상기 제 2 방향 전환 밸브(192)를 통해 제 2 바이패스 라인(R2)도 폐쇄되며, 상기 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)는 팽창 라인(R3)으로는 냉매가 유동하지 않게 하여 팽창라인을 폐쇄하게 된다.In the air conditioner mode (cooling mode), as shown in FIG. 4, the first bypass line R1 is closed through the first direction switching valve 191, and the second direction switching valve 192 is closed. The second bypass line R2 is also closed, and the bypass expansion valve assembly 120 closes the expansion line by preventing the refrigerant from flowing into the expansion line R3.

또한, 상기 냉각수 방향전환 밸브(230)는 상기 냉각수 바이패스라인(W1)을 폐쇄하여 워터펌프(220)를 통해 순환하는 냉각수는 차량 전장품(200)과 수냉 라디에이터를 순환하면서 차량 전장품(200)을 냉각시키게 된다.In addition, the coolant directional valve 230 closes the coolant bypass line W1 and circulates through the water pump 220 to cool the vehicle electrical equipment 200 and the water cooling radiator while circulating the vehicle electrical equipment 200. Cooled.

한편, 최대 냉난방시에는 상기 공조케이스(150) 내의 온도 조절 도어(151)가 제 1 실내열교환기(110)(응축기)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150) 내로 송풍된 공기가 상기 제 2 실내 열교환기(160)(증발기)를 통과하면서 냉각된 후 제 1 실내 열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.On the other hand, during maximum heating and cooling the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close the passage through the first indoor heat exchanger 110 (condenser), by the blower into the air conditioning case 150 The blown air is cooled while passing through the second indoor heat exchanger 160 (evaporator) and then bypassed the first indoor heat exchanger 110 to be supplied into the vehicle interior, thereby cooling the interior of the vehicle interior.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면, 상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150) 내부에 설치된 상기 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)로 공급된다. 상기 제 1 실내 열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 4와 같이 온도조절도어(151)가 제 1 실내 열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 실외 열교환기(130)(응축기)로 유동하게 된다.Subsequently, the refrigerant circulation process will be described. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is supplied to the first indoor heat exchanger 110 (condenser) installed in the air conditioning case 150. do. As the refrigerant supplied to the first indoor heat exchanger 110, as shown in FIG. 4, since the temperature control door 151 closes the passage of the first indoor heat exchanger 110 side, the outdoor heat exchanger does not immediately exchange heat with air. Flows to 130 (condenser).

상기 실외 열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로 인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 is condensed while being exchanged with the outdoor air, thereby converting the gaseous refrigerant into a liquid refrigerant.

한편, 상기 제 1 실내 열교환기(110)와 실외 열교환기(130)는 모두 응축기 역할을 하게 되지만, 실외 공기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.On the other hand, the first indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 both act as a condenser, but the refrigerant is mainly condensed in the outdoor heat exchanger 130 that exchanges heat with outdoor air.

상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제 1 팽창수단(140)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상 냉매가 된 후, 상기 제 2 실내 열교환기(160)(증발기)로 유입된다. The refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 is expanded under reduced pressure in the course of passing through the first expansion means 140 to become a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure, and then the second indoor heat exchanger 160 (evaporator). Flows into.

상기 제 2 실내 열교환기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열 작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다. The refrigerant introduced into the second indoor heat exchanger 160 exchanges heat with the air blown into the air conditioning case 150 through a blower to evaporate, and simultaneously cools the air by an endothermic action by the latent heat of evaporation of the refrigerant. Cooled air is supplied to the vehicle interior and cooled.

이후, 상기 제 2 실내 열교환기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Thereafter, the refrigerant discharged from the second indoor heat exchanger 160 is introduced into the compressor 100 to recycle the cycle as described above.

나. 히트펌프 모드 작동 중 제 1 난방모드I. First heating mode during heat pump mode operation

히트펌프 모드 작동 중 제 1 난방 모드는, 실외 온도가 예를 들어 영상인 조건에서 작동하며, 실외 공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 5와 같이, 상기 제 1 방향 전환 밸브(191)를 통해 상기 제 1 바이패스라인(R1)이 개방되어, 상기 제 1 팽창수단(140) 및 제 2 실내열교환기(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, for example, and uses the waste heat of the outdoor air and the vehicle electronics 200 as a heat source, and as shown in FIG. 5, the first direction. The first bypass line R1 is opened through the switching valve 191, so that the refrigerant is not supplied to the first expansion means 140 and the second indoor heat exchanger 160.

또한, 상기 제 2 방향전환밸브(192)를 통해 제 2 바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)의 플레이트(122a)가 폐쇄됨으로써 상대적으로 냉매가 오리피스로 유동하게 되어 결국 상기 팽창라인(R3)이 개방된다. In addition, the second bypass line (R2) is closed through the second diverter valve 192, the plate 122a of the bypass expansion valve assembly 120 is closed to allow the refrigerant to flow to the orifice relatively. As a result, the expansion line R3 is opened.

한편, 상기 냉각수 방향전환밸브(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 direction switching valve 230 opens the cooling water bypass line (W1), the cooling water circulated through the water pump 220 passes through the vehicle electrical equipment 200, the water-cooled heat exchanger ( 181 flows to the cooling water heat exchanger 181b and continues to circulate. At this time, the coolant heated by the vehicle electronics 200 flows to the coolant heat exchanger 181b of the water-cooled heat exchanger 181.

그리고, 제 1 난방모드시에는 상기 공조 케이스(150) 내의 온도 조절 도어(151)가 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150) 내로 송풍된 공기가 상기 제 2 실내 열교환기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 제 1 실내 열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다. In addition, in the first heating mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close a passage that bypasses the first indoor heat exchanger 110 (condenser), thereby allowing the air conditioning case ( The air blown into the 150 passes through the second indoor heat exchanger 160 (operation stop), and then passes through the first indoor heat exchanger 110 to be converted into warm air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior. do.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면, 상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상냉매는 상기 공조 케이스(150)의 내부에 설치된 제1 실내 열교환기(110)(응축기)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant circulation process will be described. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 flows into the first indoor heat exchanger 110 (condenser) installed in the air conditioning case 150. do.

상기 제 1 실내 열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 제 1 실내 열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the first indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through a blower, whereby the first indoor heat exchanger 110 is condensed. The air passing through is changed to warm air and then supplied to the interior of the vehicle to heat the interior of the vehicle.

상기 제 1 실내 열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)의 플레이트부(122a)가 폐쇄되어있어서 결국 오리피스(126)를 통과하여 팽창 라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 오리피스(126)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상 냉매가 된 후, 상기 실외열교환기(130)(증발기)로 공급된다.The refrigerant discharged from the first indoor heat exchanger 110 is closed by the plate portion 122a of the bypass expansion valve assembly 120 and eventually flows through the orifice 126 to the expansion line R3. The refrigerant flowing into the expansion line R3 is expanded under reduced pressure in the course of passing through the orifice 126 to become a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure, and then supplied to the outdoor heat exchanger 130 (evaporator).

상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제 1 방향 전환밸브(191)에 의해 제 1 바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제 1 바이패스라인(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 first direction switching valve 191 after evaporating while exchanging heat with outdoor air, wherein the first bypass The refrigerant passing through the pass line R1 exchanges heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanger 181b in the course of passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 to waste heat of the vehicle electrical equipment 200. After recovering, the cycle as described above is recycled while flowing into the compressor 100.

다. 히트 펌프 모드 중 제 2 난방모드All. Second heating mode during heat pump mode

히트펌프 모드 작동 중 난방 모드는, 실외 온도가 영하인 조건에서 작동하며, 실내공기(내기유입모드)와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 6과 같이, 상기 제 1 방향 전환밸브(191)를 통해 상기 제 1 바이패스라인(R1)이 개방되고, 상기 유량 제어 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 개방된다.The heating mode during the heat pump mode operation is a mode in which the outdoor temperature operates at a temperature of minus zero, and uses indoor air (inflow mode) and waste heat of the vehicle electronics 200 as a heat source, as shown in FIG. The first bypass line R1 is opened through the switching valve 191, and the branch line R4 is opened through the flow control valve 195.

또한, 상기 제 2 방향 전환(192)를 통해 제 2 바이패스라인(R2)이 개방되고, 상기 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)의 플레이트부(122a)가 폐쇄되어 있음으로서 결국 오리피스(126)를 통해 냉매가 유동하게 때문에 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.In addition, the second bypass line R2 is opened through the second direction change 192, and the plate part 122a of the bypass expansion valve assembly 120 is closed, thereby eventually closing the orifice 126. The expansion line (R3) is opened because the refrigerant flows through.

아울러, 상기 냉각수 방향전환밸브(230)는 상기 냉각수 바이패스라인(W1)을 개방함으로써, 상기 워터 펌프(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 directional valve 230 opens the cooling water bypass line (W1), the cooling water circulated through the water pump 220 passes through the vehicle electrical equipment 200, the water-cooled heat exchanger ( 181 flows to the cooling water heat exchanger 181b and continues to circulate. At this time, the coolant heated by the vehicle electronics 200 flows to the coolant heat exchanger 181b of the water-cooled heat exchanger 181.

한편, 차실내온도가 예를 들어 영상인 조건이면 상기 공조케이스(150)의 공기유입모드가 내기유입모드로 제어되어 상기 공조케이스(150)로 실내공기가 유입된다.On the other hand, if the vehicle interior temperature is a condition, for example, the image, the air inflow mode of the air conditioning case 150 is controlled to the air inflow mode is the indoor air flows into the air conditioning case 150.

그리고, 제2 난방모드시에는 상기 공조케이스(150) 내의 온도 조절도어(151)가 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150) 내로 송풍된 공기가 상기 제 2 실내 열교환기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 제 1 실내 열교환기(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 first indoor heat exchanger 110 (condenser), thereby allowing the air conditioning case ( The air blown into the 150 passes through the second indoor heat exchanger 160 (operation stop), and then passes through the first indoor heat exchanger 110 to be converted into warm air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior. do.

계속해서, 냉매 순환 과정을 설명하면, 상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant circulation process will be described. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 flows into the first indoor heat exchanger 110 (condenser) installed inside the air conditioning case 150. do.

상기 제 1 실내 열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 제 1 실내 열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the first indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through a blower, whereby the first indoor heat exchanger 110 is condensed. The air passing through is changed to warm air and then supplied to the interior of the vehicle to heat the interior of the vehicle.

계속해서, 상기 제 1 실내 열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 바이패스 팽창 밸브 조립체(120)의 플레이트부(122a)가 폐쇄되어 있어서 결국 오리피스(126)를 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 팽창 수단인 오리피스(121)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상 냉매가 된 후, 상기 제 2 바이패스라인(R2)으로 유동하게 되면서 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다. Subsequently, the refrigerant discharged from the first indoor heat exchanger 110 flows into the expansion line R3 through the orifice 126 because the plate portion 122a of the bypass expansion valve assembly 120 is closed. The refrigerant flowing into the expansion line R3 is expanded under reduced pressure in the course of passing through the orifice 121 serving as the expansion means to become a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure, and then flows into the second bypass line R2. While bypassing the outdoor heat exchanger (130).

이때, 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하므로 저온의 실외공기 영향이 최소화된다.At this time, since the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130, the influence of low temperature outdoor air is minimized.

이후, 상기 제 2 바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는, 상기 제 1 방향 전환 밸브(191)에 의해 제 1 바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제 1 바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수 와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 실내공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 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, where the first bypass line R1 is used. Some of the refrigerant passing through the heat exchanger 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 electronics (200) While evaporating, a part of the gas is supplied to the second indoor heat exchanger 160 through the branch line R4 to evaporate during the heat exchange with the indoor air flowing in the air conditioning case 150.

상기 수냉식 열교환기(181)와 제 2 실내 열교환기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.The refrigerant having passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the second indoor heat exchanger 160, respectively, is joined, 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 7과 같이, 도 5의 제 1 난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification 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, and operates in the first heating mode of FIG. It works when indoor dehumidification is needed.

따라서, 도 5의 제 1 난방 모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only parts different from the first heating mode of FIG. 5 will be described.

상기 제습모드시에는, 제 1 난방 모드 상태에서 상기 유량 제어 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.In the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the flow control valve 195 in the first heating mode.

그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150) 내의 온도조절도어(151)가 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150) 내로 송풍된 공기가 상기 제 2 실내 열교환기(160)(증발기)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 제 1 실내 열교환기(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 first indoor heat exchanger 110 (condenser), and the air conditioning case 150 is opened by the blower. After the air blown into the air is cooled in the process of passing through the second indoor heat exchanger 160 (evaporator), the air is changed into hot air while passing through the first indoor heat exchanger 110 and supplied to the interior of the vehicle. Heating.

이때, 상기 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 제 2 실내 열교환기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다. At this time, since the amount of refrigerant supplied to the second indoor heat exchanger 160 is low, the air cooling performance is also low, thereby minimizing the change in room temperature, and dehumidification of air passing through the second indoor heat exchanger 160 is performed smoothly.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면, 상기 압축기(100), 제 1 실내 열교환기(110), 팽창 수단인 오리피스(126), 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제 1 방향 전환 밸브(191)에 의해 제 1 바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제 1 바이패스 라인(R1)를 통과하는 냉매 중 일부는 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 증발되고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다. Subsequently, the refrigerant circulating process will be described. The refrigerant passing through the compressor 100, the first indoor heat exchanger 110, the orifice 126 as the expansion means, and the outdoor heat exchanger 130 is the first direction switching valve. 191 passes through the first bypass line R1, wherein 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. In the process of passing through heat exchange with the cooling water passing through the cooling water heat exchanger (181b) to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 is evaporated, and part of it is passed to the second indoor heat exchanger 160 through the branch line (R4). It is supplied to evaporate in the process of heat exchange with the air flowing through the interior of the air conditioning case 150.

상기 과정에서 상기 제 2 실내 열교환기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 제 2 실내 열교환기(160)를 통과한 제습된 공기는 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In the process, dehumidification of air passing through the second indoor heat exchanger 160 is performed, and the dehumidified air passing through the second indoor heat exchanger 160 is the first indoor heat exchanger 110 (condenser). As it passes through the hot air, it is supplied to the interior of the vehicle and dehumidified.

이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 제 2 실내 열교환기(160)를 각각 통과한 후 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Thereafter, after passing through the water-cooled heat exchanger 181 and the second indoor heat exchanger 160, respectively, the refrigerant is joined and then introduced into the compressor 100 to recycle the cycle as described above.

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

히트펌프 모드 작동 중 제상모드는, 실외온도가 예를 들어 영상인 조건에서 작동하며, 실외공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 8과 같이, 실외열교환기(130)의 적상문제(빙결)로 인해 제상이 필요한 경우에 작동하게 된다.The defrost mode during the heat pump mode operation is a mode in which the outdoor temperature is, for example, an image, and uses waste heat of the outdoor air and the vehicle electronics 200 as a heat source, as shown in FIG. 8, the outdoor heat exchanger 130. It works when defrost is needed due to the problem of freezing.

상기 제상모드는, 도 5의 제 1 난방모드로 작동 중에 상기 실외열교환기(130)의 제상이 필요한 경우, 냉매를 도 4의 에어콘 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. 5, the refrigerant is operated in the air conditioner mode of FIG. 4 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 순환 방향은 도 5와 동일하며, 냉매만 도 4의 에어콘 모드로 작동하게 되며, 추가로 상기 유량 제어밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 개방되게 된다.In addition, in the defrost mode, the circulation direction of the coolant for recovering the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 is the same as that of FIG. 5, and only the refrigerant is operated in the air conditioner mode of FIG. 4, and the flow control valve 195 is further included. Through the branch line (R4) is to be opened.

그리고, 제상모드시에는 상기 공조케이스(150) 내의 온도 조절 도어(151)가 제 1 실내 열교환기(110)(응축기)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150) 내로 송풍된 공기가 상기 제 2 실내 열교환기(160)(증발기)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 제 1 실내 열교환기(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 the passage that bypasses the first indoor heat exchanger 110 (condenser), and the air conditioning case 150 is blown by the blower. After the air blown into the air is cooled in the process of passing through the second indoor heat exchanger 160 (evaporator), the air is changed into hot air while passing through the first indoor heat exchanger 110 and supplied to the interior of the vehicle. Heating.

이때, 상기 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각 성능도 낮아 실내 온도 변화를 최소화하게 된다.At this time, since the amount of refrigerant supplied to the second indoor heat exchanger 160 is small, the air cooling performance is also low, thereby minimizing the change in room temperature.

계속해서, 냉매 순환 과정을 설명하면, 상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 제 1 실내열교환기(110)(응축기)로 공급된다.Subsequently, the refrigerant circulation process will be described. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is transferred to the first indoor heat exchanger 110 (condenser) installed in the air conditioning case 150. Supplied.

상기 제 1 실내 열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 제 1 실내 열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차 실내를 난방하게 된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the first indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through a blower, whereby the first indoor heat exchanger 110 is condensed. The air passing through is changed to warm air and then supplied to the interior of the vehicle to heat the interior of the vehicle.

상기 제 1 실내 열교환기(110)에서 배출된 고온의 냉매는 상기 실외 열교환기(130)(응축기)로 유동하여 실외열교환기(130)를 제상하게 된다. 이어서, 상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제 1 팽창수단(140)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상 냉매가 된 후, 상기 제 2 실내 열교환기(160)(증발기)측으로 공급되게 되는데, 이때 상기 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되는 냉매 중 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 상기 제 1 바이패스라인(R1)측으로 유동하게 된다.The high temperature refrigerant discharged from the first indoor heat exchanger 110 flows to the outdoor heat exchanger 130 (condenser) to defrost the outdoor heat exchanger 130. Subsequently, the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 is expanded under reduced pressure in the process of passing through the first expansion means 140 to become a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure, and then the second indoor heat exchanger 160 ( Evaporator), wherein some of the refrigerant supplied to the second indoor heat exchanger 160 flows to the first bypass line R1 through the branch line R4.

상기 제 2 실내 열교환기(160)로 공급된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발하게 되고, 상기 제 1 바이패스라인(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 second indoor heat exchanger 160 is evaporated by heat exchange with air blown into the air conditioning case 150 through a blower, and the refrigerant supplied to the first bypass line R1 is water-cooled. In the process of passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the heat exchanger 181, the heat exchanger performs heat exchange with the coolant passing through the cooling water heat exchanger 181b to recover the waste heat of the vehicle electronics 200 while evaporating.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 압축기 110: 제 1 실내 열교환기
115: 전기 가열식 히터 120: 바이패스 팽창 밸브 조립체
121a: 본체 하부 121b: 본체 상부
121c: 시트부 122a: 플레이트부
122b: 상측 디스크 122c: 하측 디스크
122d: 탄성부 122e: 밀봉부
123: 샤프트
124a: 하우징 124b: 솔레노이드
124c: 가이드부 124d: 와이어
125a: 유입구 125b: 하측 밸브 챔버
125c: 바이패스 유출구 125d: 오리피스 유출구
125e: 상측 밸브 챔버 126: 오리피스
130: 실외열교환기
140: 제 1 팽창 수단 150: 공조 케이스
151: 온도조절도어 160: 제 2 실내 열교환기
170: 어큐뮬레이터 180: 열 공급수단
181: 수냉식 열교환기 181a: 냉매 열교환부
181b: 냉각수 열교환부 191: 제 1 방향전환밸브
192: 제 2 방향전환밸브 193: 제 3 방향전환밸브
195: 유량제어밸브 200: 전장품
210: 수냉 라디에이터 220: 워터 펌프
230: 냉각수 방향전환밸브 R: 냉매 순환 라인
R1: 제 1 바이패스라인 R2: 제 2 바이패스라인
R3: 팽창라인 R4: 분기라인100: compressor 110: 1st indoor heat exchanger
115: electric heated heater 120: bypass expansion valve assembly
121a: lower body 121b: upper body
121c: sheet portion 122a: plate portion
122b: upper disk 122c: lower disk
122d: elastic portion 122e: sealing portion
123: shaft
124a: housing 124b: solenoid
124c: guide portion 124d: wire
125a: inlet 125b: lower valve chamber
125c: bypass outlet 125d: orifice outlet
125e: upper valve chamber 126: orifice
130: outdoor heat exchanger
140: first expansion means 150: air conditioning case
151: temperature control door 160: the second indoor heat exchanger
170: accumulator 180: heat supply means
181: water-cooled heat exchanger 181a: refrigerant heat exchanger
181b: cooling water heat exchanger 191: first direction switching valve
192: second direction switching valve 193: third direction switching valve
195: flow control valve 200: electrical equipment
210: water-cooled radiator 220: water pump
230: coolant diverter valve R: refrigerant circulation line
R1: first bypass line R2: second bypass line
R3: Expansion Line R4: Branch Line

Claims

본체(121a, 121b)에 형성되어 유체가 유입되는 유입구(125a);
본체 내에서 유체의 유동 경로에 형성된 시트부(121c)와의 접촉에 의해 유입된 유체의 유동을 개폐하도록 제어하는 플레이트부(122a);
상기 플레이트부(122a)가 개방시에 유체가 유출되는 바이패스 유출구(125c);
상기 본체에 형성되며, 상기 플레이트부(122a)의 상류에 형성되어, 축소된 단면부를 가진 오리피스(126);를 구비하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.An inlet port 125a formed in the main bodies 121a and 121b through which fluid is introduced;
A plate portion 122a which controls to open and close the flow of the fluid introduced by the contact with the sheet portion 121c formed in the flow path of the fluid in the main body;
A bypass outlet 125c through which the fluid flows out when the plate part 122a is opened;
And an orifice (126) formed in the main body and formed upstream of the plate portion (122a) and having a reduced cross-sectional portion.

제 1 항에 있어서,
상기 오리피스(126)를 통과한 유체를 바이패스 유출구(125c)의 하류와 유체 연결하는 팽창 라인(R3)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method of claim 1,
And an expansion line (R3) for fluidly connecting the fluid passing through the orifice (126) with the downstream of the bypass outlet (125c).

제 1 항에 있어서,
상기 플레이트부를 가동시키는 솔레노이드(124b)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method of claim 1,
Bypass expansion valve assembly further comprises a solenoid (124b) for operating the plate portion.

제 3 항에 있어서,
상기 플레이트부(122a)를 가동시키는 탄성부(122d)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method of claim 3, wherein
Bypass expansion valve assembly, characterized in that it further comprises an elastic portion (122d) for operating the plate portion (122a).

제 1 항에 있어서,
에어컨 모드시에 상기 플레이트부(122a)를 개방시키는 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method of claim 1,
Bypass expansion valve assembly, characterized in that for opening the plate portion (122a) in the air conditioning mode.

제 1 항에 있어서,
상기 오리피스(126)는 상기 유입구(125a)의 유체 유동 경로에 수직하게 본체에 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method of claim 1,
And the orifice (126) extends into the body perpendicular to the fluid flow path of the inlet (125a).

제 6 항에 있어서,
상기 오리피스(126)의 유동 단면적은 상기 플레이트부(122a)가 개방된 경우의 플레이트부와 시트부간의 개방된 공간으로 유동하는 유체의 유동 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 바이패스 팽창 밸브 조립체.The method according to claim 6,
Bypass expansion valve assembly, characterized in that the flow cross-sectional area of the orifice (126) is smaller than the flow cross-sectional area of the fluid flowing into the open space between the plate portion and the seat portion when the plate portion (122a) is open.

냉매 순환 라인(R)상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100);
공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매 순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제 1 실내 열교환기(110);
상기 공조 케이스(150)의 내부에 설치되되 상기 압축기(100)의 입구측 냉매 순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조 케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 제2실내 열교환기(160);
상기 공조 케이스(150) 의 외부에 설치되어 상기 냉매 순환라인(R)을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키는 실외 열교환기(130);
상기 제 2 실내 열교환기(160) 입구측 냉매 순환 라인(R)상에 설치되어, 상기 제 2 실내 열교환기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제 1 팽창 수단(140);
상기 제 1 팽창 수단(140)의 입구측 냉매 순환 라인(R)과 상기 제 2 실내 열교환기(160)의 출구측 냉매 순환 라인(R)을 연결하도록 설치되어, 순환 냉매가 상기 제 1 팽창수단(140) 및 제 2 실내 열교환기(160)를 바이패스하도록 하는 제 1 바이패스 라인(R1);
상기 제 1 바이패스라인(R1)과 상기 냉매 순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히프 펌프 모드에 따라 상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제 1 바이패스라인(R1) 또는 상기 제 1 팽창 수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름 방향을 전환하는 제 1 방향 전환 밸브(191);
상기 제 1 바이패스라인(R1)상에 설치되어 제 1 바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180); 및
상기 실외 열교환기(130)의 입구측 냉매 순환라인(R)상에 설치되며, 본체(121a, 121b)에 형성되어 냉매가 유입되는 유입구(125a)와, 본체 내에서 냉매의 유동 경로에 형성된 시트부(121c)와의 접촉에 의해 유입된 냉매의 유동을 개폐하도록 제어하는 플레이트부(122a)와, 상기 플레이트부(122a)가 개방시에 냉매가 유출되는 바이패스 유출구(125c)와, 상기 본체에 형성되며 상기 플레이트부(122a)의 상류에 형성되어 축소된 단면부를 가진 오리피스(126)를 구비하는 바이패스 팽창 밸브 조립체를 구비하여,
에어컨 모드 또는 히트 펌프 모드에 따라 상기 실외 열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. A compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R to compress and discharge the refrigerant;
Installed in the air conditioning case 150 and connected to the refrigerant circulation line R of the outlet side of the compressor 100, the air flowing in the air conditioning case 150 and the refrigerant discharged from the compressor 100 are provided. A first indoor heat exchanger (110) for exchanging heat;
Is installed inside the air conditioning case 150, is connected to the refrigerant circulation line (R) of the inlet side of the compressor 100, the air flowing in the air conditioning case 150 and the refrigerant supplied to the compressor (100) A second indoor heat exchanger (160) for exchanging heat;
An outdoor heat exchanger (130) installed outside the air conditioning case (150) to heat exchange the outdoor air with the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R);
First expansion means (140) installed on the refrigerant circulation line (R) at the inlet side of the second indoor heat exchanger (160) to expand the refrigerant supplied to the second indoor heat exchanger (160);
It is installed to connect the inlet refrigerant circulation line (R) of the first expansion means 140 and the outlet refrigerant circulation line (R) of the second indoor heat exchanger 160, the circulating refrigerant is the first expansion means A first bypass line R1 for bypassing the 140 and second indoor heat exchanger 160;
The refrigerant is installed at a branch point of the first bypass line (R1) and the refrigerant circulation line (R), and the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger (130) according to the air conditioner mode or the bottom pump mode is the first bypass line. (R1) or a first direction switching valve (191) for changing the refrigerant flow direction to flow to the first expansion means (140);
Heat supply means (180) provided on the first bypass line (R1) to supply heat to the refrigerant flowing along the first bypass line (R1); And
It is installed on the inlet refrigerant circulation line (R) of the outdoor heat exchanger (130), formed in the main body (121a, 121b) and the inlet port (125a) through which the refrigerant flows, and the sheet formed in the flow path of the refrigerant in the body A plate portion 122a for controlling the opening and closing of the flow of the refrigerant introduced by the contact with the portion 121c, a bypass outlet 125c through which the refrigerant flows out when the plate portion 122a is opened, and the main body. A bypass expansion valve assembly having an orifice 126 that is formed upstream of the plate portion 122a and has a reduced cross-sectional portion,
And selectively expands the refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger (130) according to the air conditioner mode or the heat pump mode.

제 8 항에 있어서,
상기 오리피스(126)는 상기 유입구(125a)의 유체 유동 경로에 수직하게 본체에 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.The method of claim 8,
The orifice (126) is characterized in that the heat pump system characterized in that extending to the body perpendicular to the fluid flow path of the inlet (125a).

제 9 항에 있어서,
상기 오리피스(126)의 유동 단면적은 상기 플레이트부(122a)가 개방된 경우의 플레이트부와 시트부간의 개방된 공간으로 유동하는 유체의 유동 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.The method of claim 9,
The flow cross-sectional area of the orifice (126) is smaller than the flow cross-sectional area of the fluid flowing into the open space between the plate portion and the seat portion when the plate portion (122a) is open.