KR20160133028A - Heat pump system for vehicle - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a heat pump system for a vehicle, with improved structure and control logic to increase cooling efficiency of a battery and a defrosting effect of an outdoor heat exchanger. According to the present invention, a heat pump system for a vehicle comprises: a first coolant circulation line; a compressor installed in the first coolant circulation line to compress and discharge a coolant; a first outdoor heat exchange part to exchange the heat between the coolant discharged from the compressor and an outdoor air; a first throttling part to throttle the coolant passing through the outdoor heat exchange part; an evaporator installed inside an air conditioning case, to exchange the heat between an indoor air of the air conditioning case and the coolant which passed through the first throttle part; a first cooling water circulation line; a first water-coolant heat exchanger provided between the compressor and the outdoor heat exchange part, to exchange the heat between the coolant of the first coolant circulation line and the cooling water of the first cooling water circulation line; and an indoor heat exchanger installed inside the air conditioning case, to exchange the heat between the indoor air of the air conditioning case and the cooling water which passed through the first water-coolant heat exchanger.

Description

차량용 히트펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE}[0001] HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE [0002]

본 발명은 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle capable of selectively performing cooling and heating by switching the direction of a refrigerant flow using one refrigerant cycle.

일반적으로, 차량용 공조장치는 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 냉방시스템은 냉매사이클의 증발기 측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기의 내부에서 유동되는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어 차량 실내를 냉방한다. 아울러, 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어 측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어의 내부에서 유동되는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어 차량 실내를 난방하도록 구성된다.2. Description of the Related Art Generally, an air conditioner for a vehicle includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. In the cooling system, air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle is exchanged with the refrigerant flowing inside the evaporator, and the refrigerant is cooled to cool the inside of the vehicle. In addition, the heating system is configured to heat the interior of the vehicle by changing the air passing through the heater core from the heater core side of the cooling water cycle to the heat exchanged with the cooling water flowing inside the heater core.

한편, 전술한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있다. 이러한 히트펌프 시스템은 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기 및 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브 등을 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방 모드가 가동될 경우에 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 기능을 수행하며, 난방 모드가 가동될 경우에는 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 기능을 수행하게 된다.On the other hand, a heat pump system which can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of refrigerant by using one refrigerant cycle is applied, unlike the above-described vehicle air conditioner. The heat pump system includes an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat with air blown into the passenger compartment, an outdoor heat exchanger for exchanging heat outside the air conditioner case, and a direction control valve for switching the flow direction of the refrigerant Respectively. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the indoor heat exchanger functions as a cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as a heating heat exchanger .

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고, 도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이며, 도 3은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional vehicle heat pump system. Fig. 2 shows a cooling mode of a conventional vehicle heat pump system. Fig. 3 shows a heating mode of a conventional vehicle heat pump system will be.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉매 순환라인(99) 및 냉각수 순환라인(98)과, 압축기(1)와, 실내 열교환기(2)와, 증발기(5)와, 오리피스(9)와, 수-냉매 열교환기(19)와, 팽창밸브(15)를 포함하여 이루어진다.1, a conventional vehicular heat pump system includes a refrigerant circulation line 99, a cooling water circulation line 98, a compressor 1, an indoor heat exchanger 2, an evaporator 5, An orifice 9, a water-refrigerant heat exchanger 19, and an expansion valve 15.

공조케이스(7)의 내부에는 증발기(5)와 실내 열교환기(2)가 순차로 설치되고, 증발기(5)와 실내 열교환기(2)의 사이에 증발기(5)를 통과한 공기를 실내 열교환기(2) 측으로 선택적으로 유동시켜 냉기와 온기의 유량을 제어하는 온도조절 도어(6)가 구비된다. 실내 열교환기(2)의 일 측에는 배터리(4)에 의해 작동되는 PTC히터(3)가 구비될 수 있다.An evaporator 5 and an indoor heat exchanger 2 are sequentially installed inside the air conditioning case 7 and the air that has passed through the evaporator 5 between the evaporator 5 and the indoor heat exchanger 2 is subjected to indoor heat exchange And a temperature control door (6) for selectively controlling the flow rate of the cold air and the warm air by controlling the flow rate of the cold air and the warm air. A PTC heater 3 operated by a battery 4 may be provided on one side of the indoor heat exchanger 2. [

압축기(1)는 냉매 순환라인(99)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 기능을 수행하며, 실내 열교환기(2)는 공조케이스(7)의 내부에 설치되어 공조케이스(7) 내부의 공기와 압축기(1)에서 배출된 냉매를 열교환 시킨다. 이 경우, 압축기(1)의 상류 측인 입구 측에는 어큐뮬레이터(16)가 설치된다. 어큐뮬레이터(16)는 압축기(1)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(1)로 기상 냉매만 공급되도록 한다. 증발기(5)는 공조케이스(7)의 내부에 설치되어, 공조케이스(7) 내부의 공기와 압축기(1)로 공급되는 냉매를 열교환 시킨다.The compressor 1 is installed in the refrigerant circulation line 99 and compresses and discharges the refrigerant. The indoor heat exchanger 2 is installed inside the air conditioning case 7 to generate air And the refrigerant discharged from the compressor (1). In this case, an accumulator 16 is provided on the inlet side, which is the upstream side of the compressor 1. The accumulator 16 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 1 so that only the gaseous refrigerant is supplied to the compressor 1. The evaporator 5 is installed inside the air conditioning case 7 to exchange heat between the air inside the air conditioning case 7 and the refrigerant supplied to the compressor 1.

오리피스(9)는 교축 작용을 수행하는 것으로서, 실내 열교환기(2)의 하류 측에 배치된다. 이 경우, 오리피스(9)는 상기 냉매 순환라인(99) 상에 바이패스 가능하게 구성된다. 즉, 오리피스(9)는 냉매 순환라인(99)에서 분기되는 바이패스 라인(10)에 구비되며, 제1 삼방향 밸브(8)에 의해 냉매의 유동 방향이 제어된다. 난방 모드 시 오리피스(9)는 냉매의 교축 작용을 수행하고, 냉방 모드 시 냉매가 오리피스(9)를 바이패스 하게 된다.The orifice 9 is disposed on the downstream side of the indoor heat exchanger 2 to perform the throttling action. In this case, the orifice 9 is configured to be bypassable on the refrigerant circulation line 99. That is, the orifice 9 is provided in the bypass line 10 branched at the refrigerant circulation line 99, and the flow direction of the refrigerant is controlled by the first three-way valve 8. In the heating mode, the orifice 9 performs the throttling action of the refrigerant, and the refrigerant bypasses the orifice 9 in the cooling mode.

수-냉매 열교환기(19)는 오리피스(9)의 하류 측에 배치되며, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 칠러(Chiller)의 형태로 구현된다. 수-냉매 열교환기(19)의 상류 측에는 제2 삼방향 밸브(13)가 구비된다. 제2 삼방향 밸브(13)는 냉매를 수-냉매 열교환기(19) 측과 증발기(5) 측으로 선택적으로 유동시킨다. 팽창밸브(15)는 교축 작용을 수행하는 것으로서, 제2 삼방향 밸브(13)와 증발기(5)의 사이에 구비된다. 미설명된 부호 14는 원 웨이 밸브이다.The water-refrigerant heat exchanger (19) is disposed on the downstream side of the orifice (9) and is implemented in the form of a chiller for exchanging heat between the refrigerant and the cooling water. A second three-way valve (13) is provided on the upstream side of the water-refrigerant heat exchanger (19). The second three-way valve (13) selectively flows the refrigerant to the water-refrigerant heat exchanger (19) side and the evaporator (5) side. The expansion valve 15 is provided between the second three-way valve 13 and the evaporator 5 to perform the throttling action. The reference numeral 14 is a one-way valve.

냉각수 순환라인(98)은 냉각수가 유동되는 유로로서, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 수-냉매 열교환기(19)를 통해 냉매 순환라인(99)을 유동하는 냉매와 열교환 한다. 이 경우, 냉각수 순환라인(98)이 차량 모터, 인버터 등의 전장품(17)을 통과하게 하여 냉각수가 전장품(17)을 순환하게 함으로써, 냉각수는 전장품(17)의 폐열에 의해 가열된다.The cooling water circulating line 98 is a flow path through which the cooling water flows. The cooling water flowing through the cooling water circulation line exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 99 through the water-refrigerant heat exchanger 19. In this case, the cooling water circulation line 98 passes through the electric component 17 such as a vehicle motor or an inverter, and the cooling water circulates the electrical component 17, so that the cooling water is heated by the waste heat of the electrical component 17.

냉방 모드 시, 도 2에 도시된 것처럼 압축기(1)에서 토출된 냉매는 실내 열교환기(2)를 통과하고 제1 삼방향 밸브(8)에 의해 오리피스(9)를 통과하지 않고 제3 삼방향 밸브(11) 측으로 유동하며, 제3 삼방향 밸브(11)에 의해 실외 열교환기(12)를 통과한다. 이후에, 냉매는 제3 삼방향 밸브(13)에 의해 팽창밸브(15) 및 증발기(5)를 통과하여 어큐뮬레이터(16)를 지나 압축기(1)를 순환한다.2, the refrigerant discharged from the compressor 1 passes through the indoor heat exchanger 2, passes through the orifice 9 by the first three-way valve 8, Flows to the valve 11 side, and passes through the outdoor heat exchanger 12 by the third three-way valve 11. Thereafter, the refrigerant is passed through the expansion valve 15 and the evaporator 5 by the third three-way valve 13 and circulates through the accumulator 16 and the compressor 1.

냉방 모드 시, 온도조절 도어(6)는 실내 열교환기(2) 측 유로를 폐쇄하며, 공조케이스(7) 내의 공기는 증발기(5)에 의해 냉각되어 차량 실내로 토출됨으로써 냉방을 수행한다. 냉방 모드 시, 증발기(5)에서 냉매는 증발하며, 실외 열교환기(12)에서 냉매는 응축한다.In the cooling mode, the temperature control door 6 closes the flow passage on the side of the indoor heat exchanger 2, and the air in the air conditioning case 7 is cooled by the evaporator 5 and discharged to the vehicle interior to perform cooling. In the cooling mode, the refrigerant evaporates in the evaporator (5), and the refrigerant condenses in the outdoor heat exchanger (12).

난방 모드 시, 도 3에 도시된 것처럼 압축기(1)에서 토출된 냉매는 실내 열교환기(2), 오리피스(9)를 통과하고 제3 삼방향 밸브(11)에 의해 실외 열교환기(12)를 통과한다. 이후에, 냉매는 제3 삼방향 밸브(13)에 의해 팽창밸브(15)를 통과하지 않고 수-냉매 열교환기(19)를 통과하여 어큐뮬레이터(16)를 지나 압축기(1)를 순환한다. 아울러, 냉각수 순환라인(98)을 유동하는 냉각수는 전장품(17)의 폐열에 의해 가열되며 수-냉매 열교환기(19)에서 냉매 순환라인(99)을 유동하는 냉매와 열교환 한다.3, the refrigerant discharged from the compressor 1 passes through the indoor heat exchanger 2, the orifice 9 and the outdoor heat exchanger 12 by the third three-way valve 11 It passes. Thereafter, the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger 19, passes through the accumulator 16, and circulates through the compressor 1 without passing through the expansion valve 15 by the third three-way valve 13. The cooling water flowing in the cooling water circulation line 98 is heated by the waste heat of the electric component 17 and exchanges heat with the refrigerant flowing in the refrigerant circulation line 99 in the water-refrigerant heat exchanger 19.

난방 모드 시, 온도조절 도어(6)는 실내 열교환기(2) 측 유로를 개방하며, 공조케이스(7) 내의 공기는 실내 열교환기(2)에 의해 가열되어 차량 실내로 토출됨으로써 난방을 수행한다. 난방 모드 시, 실내 열교환기(2)에서 냉매는 응축하며, 실외 열교환기(12) 및 수-냉매 열교환기(19)에서 증발한다.In the heating mode, the temperature control door 6 opens the flow passage on the side of the indoor heat exchanger 2, and the air in the air conditioning case 7 is heated by the indoor heat exchanger 2 and discharged to the vehicle interior to perform heating . In the heating mode, the refrigerant in the indoor heat exchanger (2) condenses and evaporates in the outdoor heat exchanger (12) and the water-refrigerant heat exchanger (19).

하지만, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 몇 가지 개선해야할 문제점이 있었다.However, the conventional vehicle heat pump system has some problems to be improved.

첫째, 히트펌프 시스템이 적용되는 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서 배터리의 쿨링(Cooling)을 수행하는 경우, 별도로 구비된 덕트를 통해 외부 공기를 공급하여 냉각하는 공랭식 방법을 사용하거나, 전술한 냉각수 순환라인 상의 냉각수를 이용해 냉각을 수행한다. 하지만, 이러한 배터리 쿨링 방식은 냉각 효율의 한계가 있다.First, when performing cooling of a battery in an electric vehicle or a hybrid vehicle to which a heat pump system is applied, an air-cooling method of supplying external air through a separately provided duct to cool the battery, Cooling is performed using cooling water. However, such a battery cooling method has a limitation in cooling efficiency.

둘째, 외부 기온이 낮은 겨울철 등의 환경에서 실외 열교환기의 적상 문제로 인해, 냉매와 실외 열교환기 간의 열교환 효율이 저하되어 난방 성능이 저하되고 히트펌프 시스템의 전체적인 효율이 저하되는 문제점이 있다.Secondly, due to the problem of the outdoor heat exchanger being mounted in an environment such as a winter season where the outside temperature is low, the efficiency of heat exchange between the refrigerant and the outdoor heat exchanger is lowered, so that the heating performance is lowered and the overall efficiency of the heat pump system is lowered.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 배터리의 냉각 효율 및 실외 열교환기의 제상 효과를 향상시키도록 구조 및 제어 로직이 개선된 차량용 히트펌프 시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a heat pump system for a vehicle having improved structure and control logic for improving the cooling efficiency of a battery and the defrosting effect of an outdoor heat exchanger.

본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉매 순환라인; 상기 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 배출된 냉매를 외부 공기와 열교환시키는 제1 실외 열교환부; 상기 실외 열교환부를 통과한 냉매를 교축하는 제1 교축부; 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스의 내부 공기와 제1 교축부를 통과한 냉매를 열교환시키는 증발기; 제1 냉각수 순환라인; 상기 압축기와 실외 열교환부의 사이에 구비되며, 제1 냉매 순환라인의 냉매와 제1 냉각수 순환라인의 냉각수를 열교환시키는 제1 수-냉매 열교환기; 및 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스의 내부 공기와 제1 수-냉매 열교환기를 통과한 냉각수를 열교환시키는 실내 열교환기를 포함한다.The vehicle heat pump system according to the present invention comprises a first refrigerant circulation line; A compressor installed in the first refrigerant circulation line for compressing and discharging the refrigerant; A first outdoor heat exchanger for exchanging the refrigerant discharged from the compressor with outdoor air; A first throttling portion for exchanging the refrigerant passing through the outdoor heat exchanging portion; An evaporator installed inside the air conditioning case for exchanging heat between the air inside the air conditioning case and the refrigerant passing through the first throttle portion; A first cooling water circulation line; A first water-refrigerant heat exchanger provided between the compressor and the outdoor heat exchanging unit for exchanging heat between the refrigerant in the first refrigerant circulation line and the cooling water in the first cooling water circulation line; And an indoor heat exchanger installed inside the air conditioning case for exchanging heat between the air inside the air conditioning case and the cooling water passing through the first water-refrigerant heat exchanger.

본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 수-냉매 열교환기의 역할 분담을 통해 배터리 쿨링 효율을 향상시키고 안정적이고 효과적인 냉,난방 작동이 이루어지고, 외부 열교환기를 2종으로 구성함으로써 방열 성능이 향상되며, 실외 열교환기의 제상을 효과적으로 수행할 수 있다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention improves the battery cooling efficiency through the role sharing of the water-refrigerant heat exchanger, and stably and effectively performs the cooling and heating operation, and the external heat exchanger is composed of two kinds, The defrosting of the outdoor heat exchanger can be effectively performed.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이며,
도 3은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 및 제습 모드를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 및 배터리 쿨링 모드를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 및 배터리 쿨링 모드를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제상 모드를 도시한 것이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional heat pump system for a vehicle,
Fig. 2 shows a cooling mode of a conventional vehicle heat pump system,
3 shows a heating mode of a conventional vehicle heat pump system,
4 shows a schematic configuration of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
5 illustrates a cooling mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
6 is a view showing a cooling and dehumidifying mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 illustrates a cooling and battery cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
8 shows a heating mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
FIG. 9 illustrates a heating and battery cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
10 shows a defrost mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 히트펌프 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the vehicle heat pump system will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.4 shows a schematic configuration of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉매 순환라인(196)과, 압축기(101)와, 제1 실외 열교환부와, 제1 교축부(111)와, 증발기(112)와, 제1 냉각수 순환라인(201)과, 제1 수-냉매 열교환기(102)와, 실내 열교환기(203)와, 제2 냉매 순환라인(198)과, 제2 냉각수 순환라인(303), 및 제2 수-냉매 열교환기(108)를 포함하여 이루어진다.4, a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention includes a first refrigerant circulation line 196, a compressor 101, a first outdoor heat exchange unit, a first shunt unit 111 , An evaporator 112, a first cooling water circulation line 201, a first water-refrigerant heat exchanger 102, an indoor heat exchanger 203, a second refrigerant circulation line 198, 2 cooling water circulation line 303, and a second water-refrigerant heat exchanger 108.

압축기(101)는 제1 냉매 순환라인(196)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 기능을 한다. 제1 실외 열교환부는 압축기(101)에서 배출된 냉매를 외부 공기와 열교환시킨다. 제1 실외 열교환부는 제1 냉매 순환라인(196) 상에 순차로 배치되는 제1 실외 열교환기(105) 및 제2 실외 열교환기(106)로 구성된다.The compressor (101) is installed in the first refrigerant circulation line (196) and compresses and discharges the refrigerant. The first outdoor heat exchanger exchanges the refrigerant discharged from the compressor (101) with the external air. The first outdoor heat exchanger comprises a first outdoor heat exchanger (105) and a second outdoor heat exchanger (106) arranged in sequence on a first refrigerant circulation line (196).

압축기(101)의 상류 측인 입구 측에는 어큐뮬레이터(109)가 설치된다. 어큐뮬레이터(109)는 압축기(101)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(101)로 기상 냉매만 공급되도록 한다. 제1 교축부(111)는 실외 열교환부를 통과한 냉매를 교축하는 것으로서, 오리피스로 구성될 수 있다. 증발기(112)는 공조케이스의 내부에 설치되어, 공조케이스의 내부 공기와 제1 교축부(111)를 통과한 냉매를 열교환시킨다.An accumulator 109 is provided on the inlet side which is the upstream side of the compressor 101. The accumulator 109 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 101, and supplies only the gaseous refrigerant to the compressor 101. The first throttling portion 111 exchanges the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanging portion and may be configured as an orifice. The evaporator 112 is installed inside the air conditioning case to exchange heat between the air inside the air conditioning case and the refrigerant that has passed through the first throttling portion 111.

제1 냉각수 순환라인(201)은 그 내부에 냉각수가 순환되며, 냉각수를 강제 순환하기 위한 제1 워터 펌프(202)를 구비한다. 제1 수-냉매 열교환기(102)는 압축기(101)와 실외 열교환부의 사이에 구비된다. 제1 수-냉매 열교환기(102)에는 제1 냉매 순환라인(196) 및 제1 냉각수 순환라인(201)이 모두 통과한다. 제1 수-냉매 열교환기(102)는 제1 냉매 순환라인(196)의 냉매와 제1 냉각수 순환라인(201)의 냉각수를 열교환시킨다.The first cooling water circulation line (201) has a first water pump (202) for circulating the cooling water in the inside thereof and for forcibly circulating the cooling water. The first water-refrigerant heat exchanger (102) is provided between the compressor (101) and the outdoor heat exchanger. Both the first refrigerant circulation line 196 and the first cooling water circulation line 201 pass through the first water-refrigerant heat exchanger 102. The first water-refrigerant heat exchanger 102 exchanges heat between the refrigerant in the first refrigerant circulation line 196 and the cooling water in the first cooling water circulation line 201.

실내 열교환기(203)는 공조케이스의 내부에 설치되어, 공조케이스의 내부 공기와 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과한 냉각수를 열교환시킨다. 실내 열교환기(203)는 제1 냉각수 순환라인(201) 상에 제1 수-냉매 열교환기(102)의 하류 측에 배치된다. 공조케이스의 내부에는 증발기(112)와 실내 열교환기(203)가 설치된다. 실내 열교환기(203)의 일 측에는 배터리에 의해 작동되는 PTC히터(204)가 구비될 수 있다.The indoor heat exchanger (203) is provided inside the air conditioning case to exchange heat between the air inside the air conditioning case and the cooling water that has passed through the first water-refrigerant heat exchanger (102). The indoor heat exchanger (203) is disposed on the downstream side of the first water-refrigerant heat exchanger (102) on the first cooling water circulation line (201). An evaporator (112) and an indoor heat exchanger (203) are installed inside the air conditioning case. One side of the indoor heat exchanger (203) may be provided with a PTC heater (204) operated by a battery.

본 실시 예에서, 제1 냉각수 순환라인(201)을 순환하는 냉각수를 통해 차량 난방을 수행하며, 이로 인해 PTC히터를 비교적 저전압 사양으로 구성 가능하고 결국 연비 향상에 기여할 수 있다.In this embodiment, vehicle heating is performed through the cooling water circulating through the first cooling water circulation line 201, so that the PTC heater can be configured with a comparatively low voltage specification, which contributes to improvement in fuel efficiency.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이다.5 shows a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 냉방 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 실외 열교환기(105) 및 제2 실외 열교환기(106)를 통과하고 제1 교축부(111)를 지나 증발기(112)를 통과한 후 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다. 이 과정에서 증발기(112)를 통과하는 냉매는 공조케이스 내부의 공기와 열교환하여 차량 실내가 냉방된다.5, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the cooling mode passes through the first water-refrigerant heat exchanger 102, passes through the first outdoor heat exchanger 105 and the second outdoor heat exchanger 106 Passes through the first throttling portion 111, passes through the evaporator 112, passes through the accumulator 109, and circulates the compressor 101. In this process, the refrigerant passing through the evaporator 112 is heat-exchanged with the air inside the air conditioner case to cool the inside of the vehicle.

이 경우, 제1 냉각수 순환라인(201)의 제1 워터 펌프(202)는 구동되지 않아 냉각수는 순환되지 않는다. 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과하는 냉매는 냉각수와 열교환하지 않는다.In this case, the first water pump 202 of the first cooling water circulation line 201 is not driven and the cooling water is not circulated. The refrigerant passing through the first water-refrigerant heat exchanger 102 does not exchange heat with the cooling water.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 및 제습 모드를 도시한 것이다.6 illustrates a cooling and dehumidifying mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 냉방 및 제습 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 실외 열교환기(105) 및 제2 실외 열교환기(106)를 통과하고 제1 교축부(111)를 지나 증발기(112)를 통과한 후 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다. 이 과정에서 증발기(112)를 통과하는 냉매는 공조케이스 내부의 공기와 열교환하여 차량 실내가 냉방된다.6, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the cooling and dehumidifying mode passes through the first water-refrigerant heat exchanger 102 and flows into the first outdoor heat exchanger 105 and the second outdoor heat exchanger 106, Passes through the first throttling portion 111, passes through the evaporator 112, passes through the accumulator 109, and circulates the compressor 101. In this process, the refrigerant passing through the evaporator 112 is heat-exchanged with the air inside the air conditioner case to cool the inside of the vehicle.

이와 동시에, 제1 냉각수 순환라인(201)의 제1 워터 펌프(202)가 구동되어 냉각수가 실내 열교환기(203)를 순환한다. 압축기(101)로부터 토출되어 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과하는 냉매는 고온 고압의 상태이다. 그리고, 제1 냉각수 순환라인(201)의 냉각수는 제1 수-냉매 열교환기(102)에서 고온의 냉매와 열교환되어 가열된다. 실내 열교환기(203)를 통과하는 냉각수는 고온열에 의해 제습을 수행한다.At the same time, the first water pump 202 of the first cooling water circulation line 201 is driven to circulate the cooling water through the indoor heat exchanger 203. The refrigerant discharged from the compressor 101 and passing through the first water-refrigerant heat exchanger 102 is in a state of high temperature and high pressure. The cooling water in the first cooling water circulation line 201 is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant in the first water-refrigerant heat exchanger 102 to be heated. The cooling water passing through the indoor heat exchanger (203) performs dehumidification by high temperature heat.

다시 도 4를 참조하면, 제2 냉매 순환라인(198)은 실외 열교환부의 하류 측 제1 냉매 순환라인(196) 상에서 분지되어 압축기(101)와 증발기(112)의 사이에 연결된다. 즉, 제2 실외 열교환기(106)를 통과한 냉매가 제2 냉매 순환라인(198)으로 유동되는 경우, 이 냉매는 제1 교축부(111) 및 증발기(112)를 통과하지 않고 어큐뮬레이터(109)를 통과하여 압축기(101)로 유입된다.Referring again to FIG. 4, the second refrigerant circulation line 198 is branched on the first refrigerant circulation line 196 downstream of the outdoor heat exchanger and connected between the compressor 101 and the evaporator 112. That is, when the refrigerant having passed through the second outdoor heat exchanger 106 flows into the second refrigerant circulation line 198, the refrigerant does not pass through the first throttling portion 111 and the evaporator 112, And flows into the compressor 101.

제2 냉각수 순환라인(303)은 제1 냉각수 순환라인(201)과는 별도로 냉각수를 순환시키는 유로로서, 차량의 배터리와 열교환하도록 구성된다. 제2 냉각수 순환라인(303)은 그 내부에 냉각수가 순환되며, 냉각수를 강제 순환하기 위한 제2 워터 펌프(306)를 구비한다.The second cooling water circulation line (303) is a flow path for circulating cooling water separately from the first cooling water circulation line (201), and is configured to exchange heat with the battery of the vehicle. The second cooling water circulation line 303 has a second water pump 306 for circulating cooling water therein and forcibly circulating the cooling water.

제2 냉각수 순환라인(303) 상에는 배터리(305)뿐 아니라 모터, 인버터 등의 차량 전장품(307)이 냉각수와 열교환 가능하도록 배치된다. 즉, 제2 냉각수 순환라인(303)은 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서 열이 발생하는 배터리(305), 전장품(307) 등을 순환하도록 설치된다. 제2 냉각수 순환라인(303)을 유동하는 냉각수는 배터리(305) 및 전장품(307)과 열교환하여 가열된다.On the second cooling water circulation line 303, not only the battery 305 but also the vehicle electrical components 307 such as a motor and an inverter are disposed so as to be heat-exchangable with the cooling water. That is, the second cooling water circulation line 303 is installed to circulate the battery 305, the electric component 307, and the like that generate heat in the electric vehicle or the hybrid vehicle. The cooling water flowing in the second cooling water circulation line 303 is heated by heat exchange with the battery 305 and the electric component 307.

제2 수-냉매 열교환기(108)는 제2 냉매 순환라인(198)의 냉매와 제2 냉각수 순환라인(303)의 냉각수를 열교환시킨다. 이와 같이, 수-냉매 열교환기를 2개로 구성하고, 제1 수-냉매 열교환기(102)는 차량 난방과 제습 등에 이용하며 제2 수-냉매 열교환기(108)는 배터리 쿨링(Cooling) 등에 이용함으로써, 수-냉매 열교환기의 역할 분담을 통해 배터리 쿨링 효율을 향상시키고 안정적이고 효과적인 냉,난방 작동이 이루어진다.The second water-refrigerant heat exchanger (108) exchanges the refrigerant of the second refrigerant circulation line (198) with the cooling water of the second cooling water circulation line (303). The first water-refrigerant heat exchanger 102 is used for vehicle heating and dehumidification and the second water-refrigerant heat exchanger 108 is used for battery cooling or the like, , The role of the water-refrigerant heat exchanger is shared and battery cooling efficiency is improved, and stable and effective cooling and heating operation is performed.

제2 냉각수 순환라인(303) 상에는 제2 실외 열교환부(301)가 구비된다. 제2 실외 열교환부(301)는 차량 배터리(305)와 제2 수-냉매 열교환기(108)의 사이에 배치되어, 배터리(305)와 열교환된 냉각수를 외부 공기와 열교환시킨다. 배터리(305) 및 전장품(307)을 통과하여 가열된 냉각수는 실외 열교환부(301)를 통과하면서 외부 공기와 열교환되어 소정 온도까지 냉각되어, 배터리의 쿨링 효율이 더욱 향상된다.A second outdoor heat exchanger 301 is provided on the second cooling water circulation line 303. The second outdoor heat exchanging unit 301 is disposed between the vehicle battery 305 and the second water-refrigerant heat exchanger 108, and exchanges the cooling water heat exchanged with the battery 305 with the outside air. The cooling water heated by passing through the battery 305 and the electric component 307 passes through the outdoor heat exchanger 301 and is heat-exchanged with the outside air to be cooled to a predetermined temperature, thereby further improving the cooling efficiency of the battery.

제2 수-냉매 열교환기(108)의 상류 측 제2 냉매 순환라인(198) 상에는 제2 교축부(107)를 구비한다. 제2 교축부(107)는 교축 작용을 수행하는 것으로서, 오리피스로 구성될 수 있다. 제2 교축부(107)를 통과한 냉매는 저온 저압 상태이며 제2 수-냉매 열교환기(108)에서 냉각수를 더욱 효과적으로 냉각시켜 배터리 쿨링 성능의 향상을 기대할 수 있다.And a second throttling portion 107 is provided on the second refrigerant circulation line 198 on the upstream side of the second water-refrigerant heat exchanger 108. The second throttling portion 107 performs an throttling action, and may be configured as an orifice. The refrigerant passing through the second throttling portion 107 is in a low temperature and low pressure state and the second water-refrigerant heat exchanger 108 more effectively cools the cooling water, thereby improving the battery cooling performance.

또한, 차량용 히트펌프 시스템은 바이패스 유로(197) 및 제1 밸브(103)를 포함한다. 바이패스 유로(197)는 제1 냉매 순환라인(196)에서 분지되어 제1 실외 열교환기(105)를 바이패스한다. 제1 밸브(103)는 냉매가 제1 실외 열교환기(105)를 통과하거나 바이패스하도록 냉매를 선택적으로 유동시킨다. 바이패스 유로(197)에는 교축 작용을 수행하는 제3 교축부(104)를 구비한다. 제3 교축부(104)는 전자식 팽창밸브의 형태로 구성될 수 있다.In addition, the vehicular heat pump system includes a bypass passage 197 and a first valve 103. The bypass passage 197 is branched at the first refrigerant circulation line 196 to bypass the first outdoor heat exchanger 105. The first valve (103) selectively flows the refrigerant so that the refrigerant passes through or bypasses the first outdoor heat exchanger (105). The bypass passage 197 is provided with a third throttling portion 104 for performing an throttling action. The third throttling portion 104 may be configured in the form of an electronic expansion valve.

또한, 제2 냉각수 순환라인(303) 상에 제2 밸브(302)를 구비한다. 제2 밸브(302)는 냉각수가 제2 수-냉매 열교환기(108)를 통과하거나 바이패스하도록 냉각수를 선택적으로 유동시킨다. 제2 밸브(302)를 통해 냉각수를 제2 수-냉매 열교환기(108)로 유동시키지 않고 배터리(305), 전장품(307) 및 제2 실외 열교환부(301)를 순환하도록 제어할 수 있다.Further, the second valve 302 is provided on the second cooling water circulation line 303. The second valve (302) selectively flows the cooling water so that the cooling water passes or bypasses the second water-refrigerant heat exchanger (108). It is possible to control the circulation of the battery 305, the electric component 307 and the second outdoor heat exchanger 301 without flowing the cooling water to the second water-refrigerant heat exchanger 108 through the second valve 302.

그리고, 증발기(112)의 상류 측에 제3 밸브(110)가 구비된다. 제3 밸브(110)는 제1 실외 열교환부를 통과한 냉매가 증발기(112)를 통과하거나 바이패스하여 압축기(101) 측으로 유동되도록 냉매를 선택적으로 유동시킨다.A third valve 110 is provided on the upstream side of the evaporator 112. The third valve 110 selectively flows the refrigerant so that the refrigerant having passed through the first outdoor heat exchange unit passes through the evaporator 112 or bypasses the refrigerant and flows to the compressor 101 side.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 및 배터리 쿨링 모드를 도시한 것이다.7 illustrates cooling and battery cooling modes of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 냉방 및 배터리 쿨링 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 실외 열교환기(105) 및 제2 실외 열교환기(106)를 통과하고 제1 교축부(111)를 지나 증발기(112)를 통과한 후 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다. 이 과정에서 증발기(112)를 통과하는 냉매는 공조케이스 내부의 공기와 열교환하여 차량 실내가 냉방된다. 이 경우, 제2 실외 열교환기(106)를 통과한 냉매 중 일부는 제2 냉매 순환라인(198)을 통해 제2 교축부(107)를 지나 제2 수-냉매 열교환기(108)를 통과한 후 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)로 유입된다.7, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the cooling and battery cooling modes flows through the first water-refrigerant heat exchanger 102 and flows into the first outdoor heat exchanger 105 and the second outdoor heat exchanger 106 Passes through the first throttling portion 111, passes through the evaporator 112, and then passes through the accumulator 109 to circulate the compressor 101. In this process, the refrigerant passing through the evaporator 112 is heat-exchanged with the air inside the air conditioner case to cool the inside of the vehicle. In this case, a part of the refrigerant that has passed through the second outdoor heat exchanger 106 passes through the second throttling portion 107 through the second refrigerant circulation line 198, passes through the second water-refrigerant heat exchanger 108 Passes through the accumulator 109, and then flows into the compressor 101.

이와 동시에, 제2 냉각수 순환라인(303)의 제2 워터 펌프(306)가 구동되어 냉각수가 배터리(305) 및 전장품(307)을 순환한다. 배터리(305) 및 전장품(307)을 통과한 냉각수는 제2 실외 열교환부(301)를 통과한 후 제2 수-냉매 열교환기(108)를 순환한다. 제1 실외 열교환기(105), 제2 실외 열교환기(106) 및 제2 교축부(107)를 통과한 냉매는 저온 상태이다. 제2 냉각수 순환라인(303)의 냉각수는 제2 수-냉매 열교환기(108)에서 저온의 냉매와 열교환되어 냉각된다. 배터리(305)를 통과하는 냉각수는 배터리의 쿨링을 수행한다.At the same time, the second water pump 306 of the second cooling water circulation line 303 is driven so that the cooling water circulates the battery 305 and the electric component 307. The cooling water having passed through the battery 305 and the electrical component 307 passes through the second outdoor heat exchanger 301 and then circulates through the second water-refrigerant heat exchanger 108. The refrigerant having passed through the first outdoor heat exchanger 105, the second outdoor heat exchanger 106 and the second throttling portion 107 is at a low temperature state. The cooling water in the second cooling water circulation line 303 is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant in the second water-refrigerant heat exchanger 108 to be cooled. The cooling water passing through the battery 305 performs cooling of the battery.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이다.8 illustrates a heating mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 난방 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 밸브(103)에 의해 제1 실외 열교환기(105)를 바이패스하고 바이패스 유로(197)를 통해 제3 교축부(104)를 지나 제2 실외 열교환기(106)를 통과하며, 제3 밸브(110)에 의해 증발기(112)를 바이패스하고 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다.Referring to FIG. 8, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the heating mode passes through the first water-refrigerant heat exchanger 102, bypasses the first outdoor heat exchanger 105 by the first valve 103, Passes through the third throttling portion 104 through the bypass passage 197 and passes through the second outdoor heat exchanger 106. The third valve 110 bypasses the evaporator 112 and the accumulator 109, And circulates the compressor 101. [

이와 동시에, 제1 냉각수 순환라인(201)의 제1 워터 펌프(202)가 구동되어 냉각수가 실내 열교환기(203)를 순환한다. 압축기(101)로부터 토출되어 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과하는 냉매는 고온 고압의 상태이다. 그리고, 제1 냉각수 순환라인(201)의 냉각수는 제1 수-냉매 열교환기(102)에서 고온의 냉매와 열교환되어 가열된다. 실내 열교환기(203)를 통과하는 냉각수는 공조케이스 내부의 공기와 열교환하여 차량 실내가 난방된다.At the same time, the first water pump 202 of the first cooling water circulation line 201 is driven to circulate the cooling water through the indoor heat exchanger 203. The refrigerant discharged from the compressor 101 and passing through the first water-refrigerant heat exchanger 102 is in a state of high temperature and high pressure. The cooling water in the first cooling water circulation line 201 is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant in the first water-refrigerant heat exchanger 102 to be heated. The cooling water passing through the indoor heat exchanger (203) is heat-exchanged with the air inside the air conditioner case to heat the interior of the vehicle.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 실외 열교환부는 2개의 실외 열교환기로 구성되고 난방 모드 시 냉매가 제1 실외 열교환기를 바이패스 함으로써, 응축 수단 및 방열 수단의 효율을 향상시킬 수 있다.The first outdoor heat exchanger according to an embodiment of the present invention comprises two outdoor heat exchangers, and the refrigerant bypasses the first outdoor heat exchanger in the heating mode, thereby improving the efficiency of the condenser and the heat radiator.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 및 배터리 쿨링 모드를 도시한 것이다.9 illustrates a heating and battery cooling mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 난방 및 배터리 쿨링 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 밸브(103)에 의해 제1 실외 열교환기(105)를 바이패스하고 바이패스 유로(197)를 통해 제3 교축부(104)를 지나 제2 실외 열교환기(106)를 통과하며, 제3 밸브(110)에 의해 증발기(112)를 바이패스하고 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다. 이 경우, 제2 실외 열교환기(106)를 통과한 냉매 중 일부는 제2 냉매 순환라인(198)을 통해 제2 교축부(107)를 지나 제2 수-냉매 열교환기(108)를 통과한 후 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)로 유입된다.9, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the heating and battery cooling mode flows through the first water-refrigerant heat exchanger 102 to the first outdoor heat exchanger 105 by the first valve 103, Passes through the third throttling portion 104 through the bypass passage 197 and passes through the second outdoor heat exchanger 106 while bypassing the evaporator 112 by the third valve 110, (109), and circulates the compressor (101). In this case, a part of the refrigerant that has passed through the second outdoor heat exchanger 106 passes through the second throttling portion 107 through the second refrigerant circulation line 198, passes through the second water-refrigerant heat exchanger 108 Passes through the accumulator 109, and then flows into the compressor 101.

이와 동시에, 제1 냉각수 순환라인(201)의 제1 워터 펌프(202)가 구동되어 냉각수가 실내 열교환기(203)를 순환한다. 압축기(101)로부터 토출되어 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과하는 냉매는 고온 고압의 상태이다. 그리고, 제1 냉각수 순환라인(201)의 냉각수는 제1 수-냉매 열교환기(102)에서 고온의 냉매와 열교환되어 가열된다. 실내 열교환기(203)를 통과하는 냉각수는 공조케이스 내부의 공기와 열교환하여 차량 실내가 난방된다.At the same time, the first water pump 202 of the first cooling water circulation line 201 is driven to circulate the cooling water through the indoor heat exchanger 203. The refrigerant discharged from the compressor 101 and passing through the first water-refrigerant heat exchanger 102 is in a state of high temperature and high pressure. The cooling water in the first cooling water circulation line 201 is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant in the first water-refrigerant heat exchanger 102 to be heated. The cooling water passing through the indoor heat exchanger (203) is heat-exchanged with the air inside the air conditioner case to heat the interior of the vehicle.

이와 동시에, 제2 냉각수 순환라인(303)의 제2 워터 펌프(306)가 구동되어 냉각수가 배터리(305) 및 전장품(307)을 순환한다. 배터리(305) 및 전장품(307)을 통과한 냉각수는 제2 실외 열교환부(301)를 통과한 후 제2 수-냉매 열교환기(108)를 순환한다. 제2 실외 열교환기(106) 및 제2 교축부(107)를 통과한 냉매는 저온 상태이다. 제2 냉각수 순환라인(303)의 냉각수는 제2 수-냉매 열교환기(108)에서 저온의 냉매와 열교환되어 냉각된다. 배터리(305)를 통과하는 냉각수는 배터리의 쿨링을 수행한다.At the same time, the second water pump 306 of the second cooling water circulation line 303 is driven so that the cooling water circulates the battery 305 and the electric component 307. The cooling water having passed through the battery 305 and the electrical component 307 passes through the second outdoor heat exchanger 301 and then circulates through the second water-refrigerant heat exchanger 108. The refrigerant having passed through the second outdoor heat exchanger 106 and the second throttling portion 107 is in a low temperature state. The cooling water in the second cooling water circulation line 303 is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant in the second water-refrigerant heat exchanger 108 to be cooled. The cooling water passing through the battery 305 performs cooling of the battery.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제상 모드를 도시한 것이다.10 shows a defrost mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제상 모드 시 압축기(101)를 통해 배출된 냉매는 제1 수-냉매 열교환기(102)를 지나 제1 밸브(103)에 의해 제1 실외 열교환기(105)를 바이패스하고 바이패스 유로(197)를 통해 제3 교축부(104)를 지나 제2 실외 열교환기(106)를 통과하며, 제3 밸브(110)에 의해 증발기(112)를 바이패스하고 어큐뮬레이터(109)를 지나 압축기(101)를 순환한다.10, the refrigerant discharged through the compressor 101 in the defrosting mode bypasses the first outdoor heat exchanger 105 through the first water-refrigerant heat exchanger 102 by the first valve 103, Passes through the third throttling portion 104 through the bypass passage 197 and passes through the second outdoor heat exchanger 106. The third valve 110 bypasses the evaporator 112 and the accumulator 109, And circulates the compressor 101. [

이 경우, 제1 냉각수 순환라인(201)의 제1 워터 펌프(202)는 구동되지 않아 냉각수는 순환되지 않는다. 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과하는 냉매는 냉각수와 열교환하지 않는다. 제3 교축부(104)를 통과한 냉매는 비교적 고온 저압의 기체 상태이다. 이 고온 저압의 기체 냉매는 제2 실외 열교환기(106)를 통과하면서 일종의 핫 가스 디아이싱(Hot Gas Deicing) 기능을 하여 제상을 수행한다.In this case, the first water pump 202 of the first cooling water circulation line 201 is not driven and the cooling water is not circulated. The refrigerant passing through the first water-refrigerant heat exchanger 102 does not exchange heat with the cooling water. The refrigerant that has passed through the third throttling portion 104 is in a gaseous state at a relatively high temperature and low pressure. The high-temperature and low-pressure gas refrigerant passes through the second outdoor heat exchanger 106 and performs a kind of hot gas deicing function to perform defrosting.

도 5 내지 도 10에 설명된 6개의 모드는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성에 의해 구현 가능하다. 즉, 차량용 히트펌프 시스템은 제어부를 구비하며, 제어부는 냉방 모드, 냉방 및 제습 모드, 냉방 및 배터리 쿨링 모드, 난방 모드, 난방 및 배터리 쿨링 모드, 제상 모드를 구현하기 위한 새로운 6개의 신규 제어 로직을 구비한다.
The six modes described in FIGS. 5 to 10 can be implemented by a configuration according to an embodiment of the present invention. That is, the vehicle heat pump system includes a control unit, and the control unit includes six new control logic for implementing the cooling mode, the cooling and dehumidification mode, the cooling and battery cooling mode, the heating mode, the heating and battery cooling mode, Respectively.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the vehicle heat pump system according to the present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.

101 : 압축기 102 : 제1 수-냉매 열교환기
103 : 제1 밸브 302 : 제2 밸브
110 : 제3 밸브 105 : 제1 실외 열교환기
106 : 제2 실외 열교환기 108 : 제2 수-냉매 열교환기
109 : 어큐뮬레이터 111 : 제1 교축부
107 : 제2 교축부 104 : 제3 교축부
196 : 제1 냉매 순환라인 198 : 제2 냉매 순환라인
197 : 바이패스 유로 201 : 제1 냉각수 순환라인
202 : 제1 워터 펌프 203 : 실내 열교환기
204 : PTC히터 301 : 제2 실외 열교환부
303 : 제2 냉각수 순환라인 305 : 배터리
306 : 제2 워터 펌프 307 : 전장품101: compressor 102: first water-refrigerant heat exchanger
103: first valve 302: second valve
110: third valve 105: first outdoor heat exchanger
106: second outdoor heat exchanger 108: second water-refrigerant heat exchanger
109: Accumulator 111: First throttling portion
107: second throttling portion 104: third throttling portion
196: first refrigerant circulation line 198: second refrigerant circulation line
197: Bypass flow passage 201: First cooling water circulation line
202: first water pump 203: indoor heat exchanger
204: PTC heater 301: second outdoor heat exchanger
303: second cooling water circulation line 305: battery
306: Second water pump 307: Electrical equipment

Claims (9)

제1 냉매 순환라인(196);
상기 제1 냉매 순환라인(196)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(101);
상기 압축기(101)에서 배출된 냉매를 외부 공기와 열교환시키는 제1 실외 열교환부;
상기 실외 열교환부를 통과한 냉매를 교축하는 제1 교축부(111);
공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스의 내부 공기와 제1 교축부(111)를 통과한 냉매를 열교환시키는 증발기(112);
제1 냉각수 순환라인(201);
상기 압축기(101)와 실외 열교환부의 사이에 구비되며, 제1 냉매 순환라인(196)의 냉매와 제1 냉각수 순환라인(201)의 냉각수를 열교환시키는 제1 수-냉매 열교환기(102); 및
공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스의 내부 공기와 제1 수-냉매 열교환기(102)를 통과한 냉각수를 열교환시키는 실내 열교환기(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.A first refrigerant circulation line (196);
A compressor (101) installed in the first refrigerant circulation line (196) for compressing and discharging the refrigerant;
A first outdoor heat exchanger for exchanging the refrigerant discharged from the compressor (101) with outdoor air;
A first throttling portion (111) for exchanging the refrigerant passing through the outdoor heat exchanging portion;
An evaporator 112 installed inside the air conditioning case to exchange heat between the air inside the air conditioning case and the refrigerant passing through the first throttling portion 111;
A first cooling water circulation line 201;
A first water-refrigerant heat exchanger (102) provided between the compressor (101) and the outdoor heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant in the first refrigerant circulation line (196) and the cooling water in the first cooling water circulation line (201); And
And an indoor heat exchanger (203) installed inside the air conditioning case for exchanging heat between the air in the air conditioning case and the cooling water passing through the first water-refrigerant heat exchanger (102). 제1 항에 있어서,
상기 실외 열교환부의 하류 측 제1 냉매 순환라인(196) 상에서 분지되어 압축기(101)와 증발기(112)의 사이에 연결되는 제2 냉매 순환라인(198);
차량의 배터리와 열교환하는 제2 냉각수 순환라인(303); 및
제2 냉매 순환라인(198)의 냉매와 제2 냉각수 순환라인(303)의 냉각수를 열교환시키는 제2 수-냉매 열교환기(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
A second refrigerant circulation line (198) branched on the first refrigerant circulation line (196) on the downstream side of the outdoor heat exchange unit and connected between the compressor (101) and the evaporator (112);
A second cooling water circulation line 303 for heat-exchanging with the battery of the vehicle; And
And a second water-refrigerant heat exchanger (108) for exchanging the refrigerant of the second refrigerant circulation line (198) with the cooling water of the second cooling water circulation line (303). 제2 항에 있어서,
상기 제2 냉각수 순환라인(303) 상에 차량 배터리와 제2 수-냉매 열교환기(108)의 사이에 배치되어, 배터리와 열교환된 냉각수를 외부 공기와 열교환시키는 제2 실외 열교환부(301)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.3. The method of claim 2,
A second outdoor heat exchanger 301 disposed between the vehicle battery and the second water-refrigerant heat exchanger 108 on the second cooling water circulation line 303 for exchanging the cooling water heat-exchanged with the battery with the outside air, The heat pump system comprising: 제2 항에 있어서,
상기 제2 수-냉매 열교환기(108)의 상류 측 제2 냉매 순환라인(198) 상에 제2 교축부(107)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.3. The method of claim 2,
And a second throttling portion (107) on the second refrigerant circulation line (198) on the upstream side of the second water-refrigerant heat exchanger (108). 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 실외 열교환부는 제1 냉매 순환라인(196) 상에 순차로 배치되는 제1 실외 열교환기(105) 및 제2 실외 열교환기(106)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first outdoor heat exchanger comprises a first outdoor heat exchanger (105) and a second outdoor heat exchanger (106) arranged in sequence on a first refrigerant circulation line (196). 제5 항에 있어서,
상기 제1 냉매 순환라인(196)에서 분지되어 제1 실외 열교환기(105)를 바이패스하는 바이패스 유로(197); 및
냉매가 제1 실외 열교환기(105)를 통과하거나 바이패스하도록 냉매를 선택적으로 유동시키는 제1 밸브(103)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.6. The method of claim 5,
A bypass passage 197 branched from the first refrigerant circulation line 196 to bypass the first outdoor heat exchanger 105; And
And a first valve (103) for selectively flowing the refrigerant so that the refrigerant passes through or bypasses the first outdoor heat exchanger (105). 제6 항에 있어서,
상기 바이패스 유로(197)에 제3 교축부(104)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 6,
And a third throttling portion (104) is provided on the bypass passage (197). 제2 항에 있어서,
상기 제2 냉각수 순환라인(303) 상에 구비되어, 냉각수가 제2 수-냉매 열교환기(108)를 통과하거나 바이패스하도록 냉각수를 선택적으로 유동시키는 제2 밸브(302)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.3. The method of claim 2,
And a second valve (302) provided on the second cooling water circulation line (303) for selectively flowing cooling water so that the cooling water passes through or bypasses the second water-refrigerant heat exchanger (108) Vehicle heat pump system. 제2 항에 있어서,
상기 증발기(112)의 상류 측에 구비되어, 제1 실외 열교환부를 통과한 냉매가 증발기(112)를 통과하거나 바이패스하여 압축기(101) 측으로 유동되도록 냉매를 선택적으로 유동시키는 제3 밸브(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.3. The method of claim 2,
A third valve 110 disposed on the upstream side of the evaporator 112 to selectively flow the refrigerant through the first outdoor heat exchanging unit so that the refrigerant passes through the evaporator 112 or bypasses the refrigerant to the compressor 101, The heat pump system comprising:
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