KR20210059432A - Integrated system for vehicle with vapor compression cycle and pump driven two-phase cooling cycle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 난방을 위한 증기압축 사이클의 냉매 중 일부를 전장부품을 냉각시키는 데 활용함으로써, 전장부품의 냉각 효과와 증기압축 사이클의 성능을 모두 향상시킬 수 있는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a pump-driven abnormal cooling cycle, and more particularly, by utilizing some of the refrigerant of the vapor compression cycle for heating of a vehicle to cool the electrical component, It relates to an integrated system of an automotive vapor compression cycle and a pump driven abnormal cooling cycle that can improve both the cooling effect and the performance of the vapor compression cycle.
최근 전기 자동차 산업이 급 성장함에 따라 전기 자동차의 전장부품인 영구자석형 모터, 인버터 등 60℃ 이상 발열원에 대한 냉각이 중요시되고 있다.With the recent rapid growth of the electric vehicle industry, cooling of heat sources above 60℃ such as permanent magnet motors, inverters, etc., which are electronic parts of electric vehicles, is becoming important.
종래의 전기 자동차는 차실 난방을 위한 증기압축 사이클과, 전장부품을 냉각시키기 위한 냉각수 사이클을 포함한다.A conventional electric vehicle includes a steam compression cycle for heating a vehicle cabin and a coolant cycle for cooling electric components.
상기 증기압축 사이클은, 압축기, 응축기, 증발기, 팽창 밸브 및 냉매 유로를 포함한다. 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 응축기를 통해 차실에 열원을 제공한 후, 상기 증발기에서 열교환되어 가열된 후 상기 압축기로 순환된다. The vapor compression cycle includes a compressor, a condenser, an evaporator, an expansion valve, and a refrigerant flow path. The refrigerant compressed by the compressor provides a heat source to the vehicle compartment through the condenser, is heat exchanged in the evaporator, is heated, and then is circulated to the compressor.
상기 냉각수 사이클은, 냉각수 펌프, 냉각수 유로 및 라디에이터를 포함하고, 상기 냉각수 펌프에서 펌핑된 냉각수는 전장부품을 냉각시킨 후, 상기 라디에이터에서 열교환되어 냉각된 후 다시 상기 냉각수 펌프로 순환된다. The cooling water cycle includes a cooling water pump, a cooling water flow path, and a radiator, and the cooling water pumped by the cooling water pump cools the electronic components, heat exchanges in the radiator, and cools, and then is circulated back to the cooling water pump.
상기 증발기와 상기 라디에이터는 서로 대향되게 배치되어, 상기 증발기를 통과하는 냉매와 상기 라디에이터를 통과하는 냉각수가 서로 열교환될 수 있다. The evaporator and the radiator are disposed to face each other, so that the refrigerant passing through the evaporator and the coolant passing through the radiator may exchange heat with each other.
그러나, 전기 자동차의 출력이 지속적으로 증가함에 따라 고부하 운전시 냉각수의 냉각 성능에 한계가 따르는 문제점이 있다. However, as the output of the electric vehicle continues to increase, there is a problem in that the cooling performance of the coolant is limited during high-load operation.
본 발명의 목적은, 전장부품의 냉각 성능을 보다 향상시키면서 증기압축 사이클의 성능 계수도 향상시킬 수 있는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump capable of improving the performance coefficient of the vapor compression cycle while further improving the cooling performance of electronic components.
본 발명에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 공기와 열교환시켜 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브와, 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기를 포함하는 증기압축 사이클과; 상기 응축기와 상기 팽창밸브를 연결하는 액상 냉매유로에서 분기되어 전장부품을 통과하도록 형성되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각용 냉매유로와; 상기 전장부품 냉각용 냉매유로에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품측으로 펌핑하는 전장부품 냉각용 냉매펌프와; 상기 전장부품과 상기 응축기의 흡입측 유로를 연결하여, 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 응축기의 흡입측 유로로 안내하는 폐열공급 냉매유로를 포함한다.An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a pump-driven abnormal cooling cycle according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that heats and condenses the refrigerant from the compressor with air, and expands the liquid refrigerant from the condenser A vapor compression cycle including an expansion valve to perform heat exchange with air and an evaporator for evaporating the refrigerant from the expansion valve; A refrigerant flow path for cooling electronic components that is formed to pass through an electrical component by branching from a liquid refrigerant flow path connecting the condenser and the expansion valve to guide some of the liquid refrigerant from the condenser to the electrical component to cool the electrical component. Wow; A refrigerant pump for cooling electronic components, which is installed in a refrigerant flow path for cooling the electronic components and pumps some of the liquid refrigerant from the condenser toward the electrical components; And a waste heat supply refrigerant flow path connecting the electrical component and a suction side flow path of the condenser to absorb the waste heat of the electrical component and guide the refrigerant discharged to the suction side flow path of the condenser.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와; 차실의 냉방운전과 난방운전에 따라 상기 압축기에서 나온 냉매의 유로를 선택적으로 전환하는 사방밸브와; 상기 난방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 제1실내 열교환기와; 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와; 상기 난방운전시 상기 난방용 팽창밸브에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 실외 열교환기와; 상기 제1실내 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 액상 냉매를 상기 난방용 팽창밸브로 안내하는 난방용 액상냉매유로와; 상기 난방용 액상냉매유로에서 분기되고, 자동차의 전장부품을 통과하도록 형성되어, 상기 제1실내 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각용 냉매유로와; 상기 전장부품 냉각용 냉매 유로에 설치되어, 상기 액상 냉매를 상기 전장부품으로 펌핑하는 전장부품 냉각용 냉매펌프와; 상기 전장부품과 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로로 안내하는 난방용 폐열공급 냉매유로와; 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하는 제2실내 열교환기와; 상기 실외 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 제2실내 열교환기에 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되고 나온 액상 냉매가 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하고 상기 제2실내 열교환기측으로 공급되도록 안내하는 냉방용 액상냉매유로와; 상기 냉방용 액상냉매유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브와; 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 냉방용 냉각유로를 포함한다.An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to another aspect of the present invention comprises: a compressor for compressing a refrigerant; A four-way valve for selectively switching a flow path of the refrigerant from the compressor according to the cooling operation and heating operation of the vehicle compartment; A first indoor heat exchanger serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the heating operation; A heating expansion valve for expanding the refrigerant condensed from the heat exchanger in the first room during the heating operation; An outdoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant from the heating expansion valve by heat exchange with external air during the heating operation, and serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the cooling operation; A heating liquid refrigerant flow passage connecting the first indoor heat exchanger and the heating expansion valve to guide the liquid refrigerant condensed from the first indoor heat exchanger during the heating operation to the heating expansion valve; A refrigerant flow path for electronic component cooling that is branched from the heating liquid refrigerant flow path and is formed to pass through the electric component of the vehicle, and guides some of the liquid refrigerant from the first indoor heat exchanger to the electric component to cool the electric component. Wow; A refrigerant pump for cooling electric components, which is installed in a refrigerant flow path for cooling the electric component and pumps the liquid refrigerant to the electric component; A heating waste heat supply refrigerant that connects the electrical component with the suction side flow path of the first indoor heat exchanger to guide the refrigerant released after absorbing the waste heat of the electronic component during the heating operation to the suction side flow path of the first indoor heat exchanger. With euros; A second indoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation by exchanging heat with external air; Branched from a flow path connecting the outdoor heat exchanger and the heating expansion valve and connected to the second indoor heat exchanger, the liquid refrigerant condensed and discharged from the outdoor heat exchanger during the cooling operation bypasses the heating expansion valve and the second A cooling liquid refrigerant flow path for guiding to be supplied to the indoor heat exchanger; A cooling expansion valve installed in the cooling liquid refrigerant passage and expanding the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation; And a cooling channel for cooling the electronic component by guiding some of the liquid refrigerant from the outdoor heat exchanger to the coolant channel for cooling the electronic component during the cooling operation.
본 발명은, 증기압축 사이클을 순환하는 액상 냉매 중 일부를 전장부품으로 안내하여 전장부품을 냉각시킴으로써, 별도의 냉각수 유로가 필요하지 않으므로 유로의 구성이 간단해질 수 있을 뿐만 아니라, 액상 냉매의 비등 열전달을 이용하여 냉각시키기 때문에 냉각수를 사용하는 경우에 비해 냉각성능이 보다 향상될 수 있다.In the present invention, a part of the liquid refrigerant circulating in the vapor compression cycle is guided to the electronic component to cool the electronic component, so that a separate cooling water flow path is not required, so the configuration of the flow path can be simplified, as well as boiling heat transfer of the liquid refrigerant. Because it is cooled by using the cooling water, the cooling performance can be improved more than when using the cooling water.
또한, 전장부품을 냉각시키면서 전장부품의 폐열을 흡수한 냉매를 증기압축 사이클의 고압측 냉매로 공급함으로써, 시스템의 성능계수도 보다 향상될 수 있다. In addition, by supplying a refrigerant that has absorbed waste heat from the electronic component while cooling the electronic component to the high-pressure side refrigerant of the vapor compression cycle, the coefficient of performance of the system can be further improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 냉방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 시스템의 난방 제습 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 시스템의 냉방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 시스템의 난방 제습 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7에 도시된 시스템의 냉방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a flow of refrigerant during a heating operation of an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of refrigerant during a cooling operation of the system shown in FIG. 1.
3 is a view showing the configuration of an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view showing the flow of refrigerant during the heating operation of the system shown in FIG. 3.
5 is a view showing the flow of refrigerant during the heating and dehumidifying operation of the system shown in FIG. 3.
6 is a diagram illustrating a flow of refrigerant during a cooling operation of the system shown in FIG. 3.
7 is a view showing the configuration of an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a third embodiment of the present invention.
8 is a view showing the flow of refrigerant during the heating operation of the system shown in FIG. 7.
9 is a view showing the flow of refrigerant during the heating and dehumidifying operation of the system shown in FIG. 7.
10 is a view showing the flow of refrigerant during the cooling operation of the system shown in FIG. 7.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a flow of refrigerant during a heating operation of an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템은, 압축기(10), 사방밸브(20), 실내 열교환기(30), 팽창밸브(40), 실외 열교환기(50)를 포함하는 증기압축 사이클과, 리저버(60), 전장부품 냉각용 냉매펌프(70), 전장부품 냉각용 냉매유로(81), 폐열공급 냉매유로(82), 폐열공급 밸브(83) 및 제어부(미도시)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 압축기(10)는, 상기 증기압축 사이클을 순환하는 냉매를 압축시킨다.The
상기 사방밸브(20)는, 차실의 냉방운전과 난방운전에 따라 상기 압축기(10)에서 나온 냉매의 유로를 선택적으로 전환한다. 상기 사방밸브(20)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 상기 실내 열교환기(30)로 안내하도록 유로를 전환하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 상기 실외 열교환기(50)로 안내하도록 유로를 전환한다. The four-
상기 실내 열교환기(30)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 팽창밸브(40)에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하는 열교환기이다.The
상기 팽창밸브(40)는, 상기 난방운전시 상기 실내 열교환기(30)에서 나온 냉매를 팽창시키고, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기(30)에서 나온 냉매를 팽창시킨다.The
상기 실외 열교환기(50)는, 상기 난방운전시 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 한다.The
상기 실내 열교환기(30)와 상기 팽창밸브(40)는 제1냉매 유로(91)로 연결된다. 상기 제1냉매 유로(91)는, 상기 난방운전시 응축기 역할을 하는 상기 실내 열교환기(30)에서 응축되어 나온 액상 냉매를 안내하는 액상 냉매유로 역할을 한다.The
상기 팽창밸브(40)와 상기 실외 열교환기(50)는 제2냉매 유로(92)로 연결된다. 상기 제2냉매 유로(92)는, 상기 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 상기 실외 열교환기(50)에서 나온 액상 냉매를 안내하는 액상 냉매유로 역할을 한다. The
상기 실외 열교환기(50)와 상기 사방밸브(20)는 제3냉매 유로(93)로 연결된다. 상기 제3냉매 유로(93)는, 상기 냉방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 고온 고압의 냉매를 안내하는 고압 냉매유로 역할을 한다. The
상기 사방밸브(20)와 상기 실내 열교환기(30)는 제4냉매 유로(94)로 연결된다. 상기 제4냉매 유로(94)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(10)에서 나온 고온 고압의 냉매를 안내하는 고압 냉매유로 역할을 한다. The four-
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)는, 상기 제1냉매 유로(91)에서 분기되어 전장부품(2)을 통과하도록 형성된 유로이다. 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)는, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여, 상기 액상 냉매가 상기 전장부품을 냉각시키기 위한 유로이다. The
상기 전장부품은, 자동차의 모터인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 인버터 등 냉각이 필요한 발열 전장부품이라면 어느 것이나 적용가능하다.The electric component will be described as an example as being a motor of an automobile. However, the present invention is not limited thereto, and any heat generating electronic component such as an inverter that needs cooling may be applied.
상기 제1냉매 유로(91)에서 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)가 분기되는 지점에는 액상 냉매를 저장하는 리저버(60)가 설치된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 리저버(60)는 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)에 설치되는 것도 가능하다. A
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)는, 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매를 상기 전장부품(2)으로 펌핑한다.The electronic component
상기 폐열공급 냉매유로(82)는, 상기 전장부품(2)과 상기 제4냉매 유로(94)를 연결하는 유로이다. 상기 폐열공급 냉매유로(82)는, 상기 전장부품(2)을 냉각시키면서 상기 전장부품(2)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제4냉매 유로(94)로 안내하도록 형성된 유로이다. The waste heat
상기 폐열공급 밸브(83)는, 상기 폐열공급 냉매유로(82)에 설치되어 상기 폐열공급 냉매유로(82)의 개폐를 단속하는 밸브이다. 상기 폐열공급 밸브(83)는 볼 밸브를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The waste
상기 전장부품(2)에는 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 설치된다.A temperature sensor (not shown) for measuring temperature is installed on the
상기 제어부(미도시)는, 상기 온도센서(미도시)에서 감지된 온도에 따라 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)와 상기 폐열공급 밸브(83)를 제어한다. 상기 제어부(미도시)는, 상기 온도센서(미도시)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)의 작동을 중지시키고, 상기 폐열공급 밸브(83)가 상기 폐열공급 냉매유로(82)를 차폐하도록 제어한다. The controller (not shown) controls the
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.
먼저, 도 1을 참조하면, 겨울철 난방운전시, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매는 상기 실내 열교환기(30), 상기 팽창밸브(40), 상기 실외 열교환기(50) 및 상기 사방밸브(20)를 통해 상기 압축기(10)로 다시 순환한다. First, referring to FIG. 1, during a winter heating operation, the refrigerant from the
상기 난방운전시에는 상기 실내 열교환기(30)가 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하고, 상기 실외 열교환기(50)는 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 한다. During the heating operation, the
상기 실내 열교환기(30)에서는 냉매와 공기의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 응축되고, 상기 공기는 상기 냉매로부터 열을 흡수한 후 차실로 공급되어 차실을 난방시킨다.In the
상기 차실의 난방운전이 이루어지는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요한 지 판단한다. During the heating operation of the vehicle compartment, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(2)이 작동 중이고 상기 전장부품(2)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)를 작동시키고, 상기 폐열공급 밸브(83)는 개방시킨다. The control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)가 작동되면, 상기 실내 열교환기(30)에서 응축되어 나온 액상 냉매 중 일부가 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)에 의해 펌핑되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)로 유입된다. When the
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)로 유입된 액상 냉매는 상기 전장부품(2)을 통과하면서, 상기 전장부품(2)을 냉각시킨다. 즉, 상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(2)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다. The liquid refrigerant flowing into the
상기 전장부품(2)을 냉각시키면서 상기 전장부품(2)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 폐열공급 냉매유로(82)를 통해 상기 제4냉매 유로(94)로 다시 공급된다. While cooling the
상기 전장부품(2)의 폐열이 상기 제4냉매 유로(94)를 통과하는 고온 고압 냉매에 전달됨으로써, 시스템의 COP가 보다 향상될 수 있다. The waste heat of the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(2)이 작동 중지 상태이고 상기 전장부품(2)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)의 작동을 중지시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)의 작동이 중지되면, 상기 실내 열교환기(30)에서 응축되어 나온 액상 냉매는 전부 상기 팽창밸브(40)로만 유입된다. When the operation of the
한편, 도 2를 참조하면, 여름철 냉방운전시에는 상기 압축기(10)에서 나온 냉매는 상기 실외 열교환기(50), 상기 팽창밸브(40), 상기 실내 열교환기(30) 및 상기 사방밸브(20)를 통해 상기 압축기(10)로 다시 순환한다. Meanwhile, referring to FIG. 2, during the cooling operation in summer, the refrigerant from the
상기 냉방운전시에는 상기 실외 열교환기(50)가 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하고, 상기 실내 열교환기(30)는 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 한다. During the cooling operation, the
상기 냉방운전시, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요한 지 판단한다. During the cooling operation, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(2)이 작동 중이고 상기 전장부품(2)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)를 작동시킨다.The control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)가 작동되면, 상기 실외 열교환기(50)에서 응축되어 나온 액상 냉매 중 일부가 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)에 의해 펌핑되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)로 유입된다. When the
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(81)로 유입된 액상 냉매는 상기 전장부품(2)을 통과하면서, 상기 전장부품(2)을 냉각시킨다. 즉, 상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(2)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다. The liquid refrigerant flowing into the
상기 전장부품(2)을 냉각시키면서 상기 전장부품(2)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 폐열공급 냉매유로(82)를 통해 상기 제4냉매 유로(94)로 다시 공급된다. While cooling the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(2)이 작동 중지 상태이고 상기 전장부품(2)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(2)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(70)의 작동을 중지시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 시스템은, 상기 증기압축 사이클을 순환하는 액상 냉매를 이용하여 상기 전장부품(2)을 냉각시킴으로써, 냉각수를 사용하는 경우에 비해 냉각성능이 향상될 수 있다. The system according to the present invention configured as described above cools the
또한, 상기 전장부품(2)의 폐열을 상기 증기압축 사이클에 이용함으로써 시스템의 성능계수도 향상될 수 있다. In addition, by using the waste heat of the
한편, 도 3 내지 도 6은, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIGS. 3 to 6 are views showing an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템은, 압축기(110), 사방밸브(120), 제1실내 열교환기(131), 제2실내 열교환기(132), 난방용 팽창밸브(141), 냉방용 팽창밸브(142), 실외 열교환기(150)를 포함하는 증기압축 사이클과, 리저버(260), 전장부품 냉각용 냉매펌프(270), 전장부품 냉각용 냉매유로(280), 난방용 폐열공급 냉매유로(281), 냉방용 폐열공급 냉매유로(282), 냉방용 냉각유로(283), 난방용 폐열공급 밸브(293), 냉방용 폐열공급 밸브(294) 및 제어부(미도시)를 포함한다. Referring to FIG. 3, an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a pump-driven abnormal cooling cycle according to a second embodiment of the present invention includes a
상기 압축기(110)는, 상기 증기압축 사이클을 순환하는 냉매를 압축시킨다.The
상기 사방밸브(120)는, 차실의 냉방운전과 난방운전에 따라 상기 압축기(110)에서 나온 냉매의 유로를 선택적으로 전환한다. 상기 사방밸브(120)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 냉매를 상기 제1실내 열교환기(131)로 안내하도록 유로를 전환하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 냉매를 상기 실외 열교환기(150)로 안내하도록 유로를 전환한다. The four-
상기 제1실내 열교환기(131)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 열교환기이다.The first
상기 제2실내 열교환기(132)는, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되어 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하는 열교환기이다. 상기 제2실내 열교환기(132)는 공기의 유로 상에서 상기 제1실내 열교환기(131)보다 상류측에 배치된다. 따라서, 외부 공기는 상기 제2실내 열교환기(132)를 통과한 후 상기 제1실내 열교환기(131)를 통과하게 된다. The second
본 시스템은 2개의 실내 열교환기를 포함하고, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기(131)만 사용되고, 상기 냉방운전시 상기 제2실내 열교환기(132)만 사용되고, 후술하는 난방제습운전시 상기 제1실내 열교환기(131)와 상기 제2실내 열교환기(132)가 모두 사용된다. This system includes two indoor heat exchangers, and only the first
상기 난방용 팽창밸브(141)는, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기(131)에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 밸브이다. 상기 난방용 팽창밸브(141)는 개도율의 제어가 가능한 밸브이다. The
상기 냉방용 팽창밸브(142)는, 후술하는 냉방용 액상냉매유로(170)에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 밸브이다. 상기 냉방용 팽창밸브(142)는 개도율의 제어가 가능한 밸브이고, 후술하는 난방제습운전시에는 100%의 개도율로 개방되어 냉매를 팽창시키지 않고 통과시키는 밸브 역할을 한다. The cooling
상기 실외 열교환기(150)는, 상기 난방운전시 상기 난방용 팽창밸브(141)에서 팽창된 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 한다.The
상기 제1실내 열교환기(131)와 상기 난방용 팽창밸브(141)는 난방용 액상냉매유로(161)로 연결된다.The first
상기 난방용 액상냉매유로(161)는, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기(131)에서 나온 액상 냉매를 안내하는 액상냉매유로이다. 상기 난방용 액상냉매유로(161)는, 상기 제1실내 열교환기(131)와 상기 난방용 팽창밸브(141)를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기(131)에서 나온 액상 냉매를 상기 난방용 팽창밸브(141)로 안내한다.The heating liquid
상기 난방용 팽창밸브(141)와 상기 실외 열교환기(150)는 제2냉매 유로(162)로 연결된다.The
상기 제2냉매유로(162)에는 냉방용 액상냉매유로(170)가 분기된다.A cooling liquid
상기 냉방용 액상냉매유로(170)는, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되고 나온 액상 냉매를 안내하는 액상냉매유로이다. 상기 냉방용 액상냉매유로(170)는, 상기 제2냉매유로(162)에서 분기되어, 상기 실외 열교환기(150)에서 나온 액상 냉매를 상기 난방용 팽창밸브(141)를 바이패스하고 상기 제2실내 열교환기(132)측으로 안내한다.The cooling liquid
상기 실외 열교환기(150)와 상기 사방밸브(120)는 제3냉매 유로(163)로 연결된다. 상기 제3냉매 유로(163)는, 상기 냉방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 고온 고압의 냉매를 안내하는 고압 냉매유로 역할을 한다. The
상기 사방밸브(120)와 상기 제1실내 열교환기(131)는 제4냉매 유로(164)로 연결된다. 상기 제4냉매 유로(164)는, 상기 난방운전시 상기 압축기(110)에서 나온 고온 고압의 냉매를 안내하는 고압 냉매유로 역할을 한다. The four-
상기 제2실내 열교환기(132)와 상기 압축기(110)의 흡입측 유로는 제5냉매 유로(165)로 연결된다. 상기 제5냉매 유로(165)는, 상기 냉방운전시 또는 난방제습운전시 상기 제2실내 열교환기(132)에서 나온 냉매를 상기 압축기(110)의 흡입측으로 안내한다. The second
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)는, 상기 난방용 액상냉매유로(161)에서 분기되어 전장부품(200)을 통과하도록 형성된 유로이다. 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)는, 상기 제1실내 열교환기(131)와 상기 실외 열교환기(150) 중 응축기 역할을 하는 어느 하나에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여, 상기 액상 냉매가 상기 전장부품을 냉각시키기 위한 유로이다. The
상기 전장부품은, 자동차의 모터인 것으로 예를 들어 설명하나, 인버터 등 냉각이 필요한 발열 전장부품이라면 어느 것이나 적용가능하다. 또한, 상기 전장부품은 복수개가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것도 물론 가능하다.The electric component is described as an example as being a motor of an automobile, but any heating electric component such as an inverter or the like that needs cooling can be applied. In addition, it is of course possible that a plurality of the electrical components are connected in series or parallel to the
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)에는 난방용 액상냉매 밸브(291), 리저버(260), 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270) 및 상기 전장부품(200)이 순차적으로 설치된다.A liquid
상기 난방용 액상냉매 밸브(291)는, 상기 난방용 액상냉매유로(161)로부터 액상 냉매가 유입되는 것을 단속하는 개폐밸브이다. 상기 난방용 액상냉매 밸브(291)는 볼 밸브를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. The heating liquid
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)는, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매를 상기 전장부품(200)으로 펌핑한다.The electronic component cooling
상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)는, 상기 전장부품(200)과 상기 제4냉매 유로(164)를 연결하는 유로이다. 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)는, 상기 난방운전시 상기 전장부품(200)을 냉각시키면서 상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제4냉매 유로(164)로 안내하도록 형성된 유로이다. The heating waste heat
상기 난방용 폐열공급 밸브(293)는, 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)에 설치되어 유로를 개폐하는 개폐밸브이다. 상기 난방용 폐열공급 밸브(293)는 볼 밸브를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The heating waste
상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)는, 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)에서 분기되어 상기 제3냉매 유로(163)로 연결된 유로이다. 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)는, 상기 냉방운전시 상기 전장부품(200)을 냉각시키면서 상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제3냉매 유로(163)로 안내하도록 형성된 유로이다. The cooling waste heat
상기 냉방용 폐열공급 밸브(294)는, 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)에 설치되어 유로를 개폐하는 개폐밸브이다. 상기 냉방용 폐열공급 밸브(294)는 볼 밸브를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The cooling waste
상기 냉방용 냉각유로(283)는, 상기 제2냉매 유로(162)에서 분기되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)에 연결된 유로이다. 상기 냉방용 냉각유로(283)는, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기(150)에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)로 안내하여, 상기 전장부품을 냉각시키기 위한 유로이다.The
상기 냉방용 냉각유로(283)에는, 냉방용 액상냉매 밸브(292)가 설치된다. 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)는, 상기 냉방운전시 상기 냉방용 냉각유로(283)를 개폐시키는 개폐밸브이다. 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)는 볼 밸브를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. A liquid
상기 전장부품(200)에는 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 설치된다.A temperature sensor (not shown) for measuring temperature is installed in the
상기 제어부(미도시)는, 상기 온도센서(미도시)에서 감지된 온도에 따라 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270), 상기 난방용 액상냉매 밸브(291), 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292), 상기 난방용 폐열공급 밸브(293), 상기 냉방용 폐열공급 밸브(294)의 개폐를 선택적으로 제어한다. The control unit (not shown) includes a
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. The operation of the integrated system of the vehicle vapor compression cycle and the pump-driven abnormal cooling cycle according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the flow of refrigerant during the heating operation of the system according to the second embodiment of the present invention.
먼저, 도 4를 참조하면, 겨울철 난방운전시, 상기 압축기(110)에서 나온 냉매는 상기 제1실내 열교환기(131), 상기 난방용 팽창밸브(141), 상기 실외 열교환기(150) 및 상기 사방밸브(120)를 통해 상기 압축기(110)로 다시 순환한다. First, referring to FIG. 4, during a winter heating operation, the refrigerant discharged from the
상기 제1실내 열교환기(131)에서는 냉매와 공기의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 응축되고, 상기 공기는 상기 냉매로부터 열을 흡수한 후 차실로 공급되어 차실을 난방시킨다.In the first
상기 차실의 난방운전이 이루어지는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요한 지 판단한다. During the heating operation of the vehicle compartment, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중이고 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)를 작동시킨다.The control unit (not shown) determines that cooling of the
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 액상냉매 밸브(291)와 상기 난방용 폐열공급 밸브(293)는 개방시키고, 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)와 상기 냉방용 폐열공급밸브(294)는 차폐시킨다.In addition, the control unit (not shown) opens the heating liquid
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)가 작동되고, 상기 난방용 액상냉매 밸브(291)가 개방되면, 상기 제1실내 열교환기(131)에서 응축되어 나온 액상 냉매 중 일부가 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)에 의해 펌핑되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)로 유입된다. When the
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)로 유입된 액상 냉매는 상기 전장부품(200)을 통과하면서, 상기 전장부품(200)을 냉각시킨다. 즉, 상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(200)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다.The liquid refrigerant introduced into the
상기 전장부품(200)을 냉각시키면서 상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)를 통해 상기 제4냉매 유로(164)로 다시 공급된다. The refrigerant generated by absorbing the waste heat of the
상기 전장부품(200)의 폐열이 상기 제4냉매 유로(164)를 통과하는 고온 고압 냉매에 전달됨으로써, 시스템의 성능계수가 보다 향상될 수 있다. The waste heat of the
상기 전장부품의 온도는 60℃ 이상이기 때문에, 상기 전장부품(200)의 폐열을 약 ??5℃ 부근의 저압측 냉매 보다 고온인 50℃ 부근의 고압측 냉매에 전달함으로써, 열전달시 발생하는 비가역성이 감소될 수 있다.Since the temperature of the electrical component is 60°C or higher, the waste heat of the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중지 상태이거나 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동을 중지시키고, 상기 난방용 액상냉매 밸브(291)와 상기 난방용 폐열공급 밸브(293)를 차폐시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동이 중지되면, 상기 제1실내 열교환기(131)에서 응축되어 나온 액상 냉매는 전부 상기 난방용 팽창밸브(141)로만 유입된다. When the operation of the
한편, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템의 난방 제습 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.On the other hand, Figure 5 is a view showing the flow of the refrigerant during the heating dehumidification operation of the system according to the second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(미도시)는 상기 난방운전을 하는 동안, 외부 공기의 습도가 미리 설정된 설정 습도를 초과하면, 제습이 필요하다고 판단하여 난방제습운전을 실시한다.Referring to FIG. 5, during the heating operation, the controller (not shown) determines that dehumidification is necessary when the humidity of external air exceeds a preset humidity, and performs a heating dehumidification operation.
상기 난방제습운전시, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉방용 팽창밸브(142)를 추가적으로 개방한다.During the heating dehumidification operation, the control unit (not shown) additionally opens the cooling
상기 냉방용 팽창밸브(142)가 개방되면, 상기 난방용 팽창밸브(141)에서 상기 실외 열교환기(150)로 흐르는 냉매 중 적어도 일부가 상기 냉방용 액상냉매유로(170)로 바이패스되어 상기 제2실내 열교환기(132)로 유입된다. 이 때, 상기 냉방용 팽창밸브(142)는 100%의 개도율로 완전 개방되어, 팽창 기능을 하지 않고 냉매를 통과시키는 역할만 한다.When the cooling
상기 제2실내 열교환기(132)에서는 상기 난방용 팽창밸브(141)에서 팽창된 냉매와 차실로 유입되는 공기의 열교환이 이루어진다. 상기 난방제습운전시, 상기 제2실내 열교환기(132)는 증발기 역할을 하며, 냉매는 공기의 열을 흡수하여 증발되고, 공기는 제습된다. In the second
따라서, 상기 난방제습운전시, 상기 제2실내 열교환기(132)에서 공기가 제습되고, 제습된 공기는 상기 제1실내 열교환기(131)에서 가열된 후 차실로 공급될 수 있다. Accordingly, during the heating dehumidification operation, air is dehumidified in the second
한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템의 냉방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 6 is a view showing the flow of refrigerant during the cooling operation of the system according to the second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 여름철 냉방운전시에는 상기 압축기(110)에서 나온 냉매는 상기 실외 열교환기(150), 상기 냉방용 팽창밸브(142), 상기 제2실내 열교환기(132)를 통해 상기 압축기(110)로 다시 순환한다. Referring to FIG. 6, during the cooling operation in summer, the refrigerant from the
상기 냉방운전시, 상기 제어부(미도시)는 상기 난방용 팽창밸브(141)를 차폐시키고, 상기 냉방용 팽창밸브(142)를 개방시켜 상기 실외 열교환기(150)에서 나온 액상냉매가 상기 냉방용 액상냉매유로(170)로 유입되도록 한다. During the cooling operation, the control unit (not shown) shields the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요한 지 판단한다. In addition, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중이고 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)를 작동시킨다.The control unit (not shown) determines that the
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 액상냉매 밸브(291)와 상기 난방용 폐열공급 밸브(293)는 차폐시키고, 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)와 상기 냉방용 폐열공급밸브(294)는 개방시킨다.In addition, the control unit (not shown) shields the heating liquid
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)가 작동되고, 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)가 개방되면, 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되어 나온 액상 냉매 중 일부가 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)에 의해 펌핑되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)로 유입된다. When the
상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)로 유입된 액상 냉매는 상기 전장부품(200)을 통과하면서, 상기 전장부품(200)을 냉각시킨다. 즉, 상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(200)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다.The liquid refrigerant introduced into the
상기 전장부품(200)을 냉각시키면서 상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)를 통해 상기 제3냉매 유로(163)로 다시 공급된다. The refrigerant that has absorbed the waste heat of the
상기 전장부품(200)의 폐열이 상기 제3냉매 유로(163)를 통과하는 고온 고압 냉매에 전달됨으로써, 시스템의 성능계수가 보다 향상될 수 있다. The waste heat of the
상기 전장부품의 온도는 60℃ 이상이기 때문에, 상기 전장부품(200)의 폐열을 약 ??5℃ 부근의 저압측 냉매 보다 고온이 50℃ 부근의 고압측 냉매에 전달함으로써, 열전달시 발생하는 비가역성이 감소될 수 있다.Since the temperature of the electrical component is 60°C or higher, the waste heat of the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중지 상태이거나 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동을 중지시키고, 상기 냉방용 액상냉매 밸브(292)와 상기 냉방용 폐열공급 밸브(294)는 차폐시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동이 중지되면, 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되어 나온 액상 냉매는 전부 상기 냉방용 팽창밸브(142)로만 유입된다. When the operation of the
상기와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템은, 상기 증기압축 사이클을 순환하는 액상 냉매를 이용하여 상기 전장부품(200)을 냉각시킴으로써, 냉각수를 사용하는 경우에 비해 냉각성능이 향상될 수 있다. In the system according to the second embodiment of the present invention as described above, the
또한, 상기 전장부품(200)의 폐열을 상기 증기압축 사이클에 이용함으로써 시스템의 성능계수도 향상될 수 있다.In addition, by using the waste heat of the
또한, 상기 난방운전, 상기 냉방운전 및 상기 난방제습운전시 상기 전장부품(200)을 냉각시키면서도 시스템의 성능을 확보할 수 있다. In addition, during the heating operation, the cooling operation, and the heating dehumidification operation, the performance of the system may be secured while cooling the
한편, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIGS. 7 to 10 are views showing the configuration of an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump according to a third embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템은, 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)에서 상기 냉방용 냉각유로(283)가 연결된 지점에 제1삼방밸브(301)가 설치되고, 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)에서 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)가 분기된 지점에 제2삼방밸브(302)가 설치된 점이 상기 제2실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다. Referring to FIG. 7, an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a pump-driven abnormal cooling cycle according to a third embodiment of the present invention includes a
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 시스템의 난방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.8 is a view showing the flow of refrigerant during the heating operation of the system according to the third embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 겨울철 난방 운전시, 상기 압축기(110)에서 나온 냉매는 상기 제1실내 열교환기(131), 상기 난방용 팽창밸브(141), 상기 실외 열교환기(150) 및 상기 사방밸브(120)를 통해 상기 압축기(110)로 다시 순환한다. Referring to FIG. 8, during a winter heating operation, the refrigerant from the
상기 제1실내 열교환기(131)에서는 냉매와 공기의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 응축되고, 상기 공기는 상기 냉매로부터 열을 흡수한 후 차실로 공급되어 차실을 난방시킨다.In the first
상기 차실의 난방운전이 이루어지는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요한 지 판단한다. During the heating operation of the vehicle compartment, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중이고 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)를 작동시킨다.The control unit (not shown) determines that cooling of the
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1삼방밸브(301)가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)는 개방시키고, 상기 냉방용 냉각유로(283)는 차폐시키도록 제어한다. In addition, the control unit (not shown) controls the first three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2삼방밸브(302)가 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)는 개방시키고, 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)는 차폐시키도록 제어한다.In addition, the control unit (not shown) controls the second three-
따라서, 상기 제1실내열교환기(131)에서 나온 액상 냉매는, 상기 제1삼방밸브(301), 상기 리저버(260), 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270) 및 상기 전장부품(200)을 차례로 통과하면서, 상기 전장부품(200)을 냉각시킨다.Accordingly, the liquid refrigerant discharged from the first
상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(200)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다.Since the
상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 제2삼방밸브(302)를 통해 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)로 유입되어 상기 제4냉매 유로(164)로 다시 공급된다. The refrigerant discharged after absorbing the waste heat of the
상기 전장부품(200)의 폐열이 상기 제4냉매 유로(164)를 통과하는 고온 고압 냉매에 전달됨으로써, 시스템의 성능계수가 보다 향상될 수 있다. The waste heat of the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중지 상태이거나 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동을 중지시키고, 상기 제1삼방밸브(301)가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)를 차폐시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
한편, 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 시스템의 난방 제습 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 9 is a view showing the flow of refrigerant during the heating and dehumidifying operation of the system according to the third embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 상기 제어부(미도시)는 상기 난방운전을 하는 동안, 차실로 유입되는 공기의 습도가 미리 설정된 설정 습도를 초과하면, 제습이 필요하다고 판단하여 난방제습운전을 실시한다.Referring to FIG. 9, during the heating operation, the controller (not shown) determines that dehumidification is necessary and performs a heating dehumidification operation when the humidity of air flowing into the vehicle room exceeds a preset humidity.
상기 난방제습운전시, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉방용 팽창밸브(142)를 추가적으로 개방하고, 상기 제2실내 열교환기(132)가 사용된다.During the heating dehumidification operation, the control unit (not shown) additionally opens the cooling
상기 냉방용 팽창밸브(142)가 개방되면, 상기 난방용 팽창밸브(141)에서 팽창된 후 상기 실외 열교환기(150)를 향해 흐르는 냉매 중 적어도 일부가 상기 냉방용 액상냉매유로(170)를 통해 상기 제2실내 열교환기(132)로 유입된다. 이 때, 상기 냉방용 팽창밸브(142)는 100%의 개도율로 완전 개방되어, 팽창 기능을 하지 않고 냉매를 통과시키는 역할만 한다.When the cooling
상기 제2실내 열교환기(132)에서는 상기 난방용 팽창밸브(141)에서 팽창된 냉매와 차실로 유입되는 공기의 열교환이 이루어진다. 상기 난방제습운전시, 상기 제2실내 열교환기(132)는 증발기 역할을 하며, 냉매는 공기의 열을 흡수하여 증발되고, 공기는 제습된다. In the second
따라서, 상기 난방제습운전시, 상기 제2실내 열교환기(132)에서 공기가 제습되고, 제습된 공기는 상기 제1실내 열교환기(131)에서 가열된 후 차실로 공급될 수 있다. Accordingly, during the heating dehumidification operation, air is dehumidified in the second
한편, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 시스템의 냉방 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 10 is a diagram illustrating a flow of refrigerant during a cooling operation of the system according to the third embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 여름철 냉방운전시에는 상기 압축기(110)에서 나온 냉매는 상기 실외 열교환기(150), 상기 냉방용 팽창밸브(142), 상기 제2실내 열교환기(132)를 통해 상기 압축기(110)로 다시 순환한다. Referring to FIG. 10, during a cooling operation in summer, the refrigerant from the
상기 냉방운전시, 상기 제어부(미도시)는 상기 난방용 팽창밸브(141)를 차폐시키고, 상기 냉방용 팽창밸브(142)를 개방시켜 상기 실외 열교환기(150)에서 나온 액상냉매가 상기 냉방용 액상냉매유로(170)로 유입되도록 한다. During the cooling operation, the control unit (not shown) shields the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요한 지 판단한다. In addition, the control unit (not shown) determines whether cooling of the
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중이고 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 이상이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)를 작동시킨다The control unit (not shown) determines that cooling of the
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1삼방밸브(301)가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로(280)는 차폐시키고, 상기 냉방용 냉각유로(283)는 개방시키도록 제어한다. In addition, the control unit (not shown) controls the first three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2삼방밸브(302)가 상기 난방용 폐열공급 냉매유로(281)는 차폐시키고, 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)는 개방시키도록 제어한다.In addition, the control unit (not shown) controls the second three-
따라서, 상기 실외 열교환기(150)에서 나온 액상 냉매 중 일부는 상기 냉방용 냉각유로(283)로 유입된다.Accordingly, some of the liquid refrigerant from the
상기 냉방용 냉각유로(283)로 유입된 액상 냉매는 상기 제1삼방밸브(301), 상기 리저버(260), 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270) 및 상기 전장부품(200)을 차례로 통과하면서, 상기 전장부품(200)을 냉각시킨다.The liquid refrigerant introduced into the
여름철 냉방운전시에도 상기 액상 냉매의 비등 열전달을 이용해 상기 전장부품(200)을 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 냉각수에 의한 단상(single phase) 열전달보다 냉각성능이 향상될 수 있다.Even during the cooling operation in summer, the
상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수하고 나온 냉매는 상기 제2삼방밸브(302)를 통해 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로(282)로 유입되어, 상기 제3냉매 유로(163)로 다시 공급된다. The refrigerant that has absorbed the waste heat of the
상기 냉방운전시에도 상기 전장부품(200)의 폐열이 상기 제3냉매 유로(134)를 통과하는 고온 고압 냉매에 전달됨으로써, 시스템의 성능계수가 보다 향상될 수 있다. Even during the cooling operation, the waste heat of the
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(200)이 작동 중지 상태이거나 상기 전장부품(200)의 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품(200)의 냉각이 필요하지 않다고 판단하여, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동을 중지시킨다. On the other hand, the control unit (not shown) determines that cooling of the
상기 전장부품 냉각용 냉매펌프(270)의 작동이 중지되면, 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되어 나온 액상 냉매는 전부 상기 냉방용 팽창밸브(142)로만 유입된다. When the operation of the
상기와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 시스템은, 상기 증기압축 사이클을 순환하는 액상 냉매를 이용하여 상기 전장부품(200)을 냉각시킴으로써, 냉각수를 사용하는 경우에 비해 냉각성능이 향상될 수 있다. In the system according to the third embodiment of the present invention as described above, the
또한, 상기 전장부품(200)의 폐열을 상기 증기압축 사이클에 이용하되, 상기 전장부품(200)의 폐열을 흡수한 냉매를 저압측이 아닌 고압측으로 공급함으로써, 시스템의 성능계수도 보다 향상시킬 수 있다. In addition, the waste heat of the
또한, 상기 난방운전, 상기 냉방운전 및 상기 난방제습운전시 상기 전장부품(200)을 냉각시키면서도 시스템의 성능을 확보할 수 있다. In addition, during the heating operation, the cooling operation, and the heating dehumidification operation, the performance of the system may be secured while cooling the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
2: 전장부품 10: 압축기
20: 사방밸브 30: 실내 열교환기
40: 팽창밸브 50: 실외 열교환기
60: 리저버 70: 전장부품 냉각용 냉매펌프
81: 전장부품 냉각용 냉매유로 82: 폐열공급 냉매유로
83: 폐열공급 밸브
200: 전장부품 110: 압축기
120: 사방밸브 131: 제1실내 열교환기
132: 제2실내 열교환기 141: 난방용 팽창밸브
142: 냉방용 팽창밸브 150: 실외 열교환기
170: 냉방용 액상냉매유로 260: 리저버
270: 전장부품 냉각용 냉매펌프 280: 전장부품 냉각용 냉매유로
281: 난방용 폐열공급 냉매유로 282: 냉방용 폐열공급 냉매유로
283: 냉방용 냉각유로 291: 난방용 액상냉매 밸브
292: 냉방용 액상냉매 밸브 293: 난방용 폐열공급 밸브
294: 냉방용 폐열공급 밸브 301: 제1삼방밸브
302: 제2삼방밸브 2: electronic parts 10: compressor
20: four-way valve 30: indoor heat exchanger
40: expansion valve 50: outdoor heat exchanger
60: reservoir 70: refrigerant pump for cooling electronic components
81: refrigerant flow path for cooling electronic components 82: waste heat supply refrigerant flow path
83: waste heat supply valve
200: electronic component 110: compressor
120: four-way valve 131: first indoor heat exchanger
132: heat exchanger in the second room 141: expansion valve for heating
142: expansion valve for cooling 150: outdoor heat exchanger
170: liquid refrigerant flow path for cooling 260: reservoir
270: refrigerant pump for cooling electronic components 280: refrigerant flow path for cooling electronic components
281: waste heat supply refrigerant flow path for heating 282: waste heat supply refrigerant flow path for cooling
283: cooling channel for cooling 291: liquid refrigerant valve for heating
292: liquid refrigerant valve for cooling 293: waste heat supply valve for heating
294: waste heat supply valve for cooling 301: first three-way valve
302: second three-way valve
Claims (14)
상기 응축기와 상기 팽창밸브를 연결하는 액상 냉매유로에서 분기되어 전장부품를 통과하도록 형성되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각용 냉매유로와;
상기 전장부품 냉각용 냉매유로에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 펌핑하는 전장부품 냉각용 냉매펌프와;
상기 전장부품과 상기 응축기의 흡입측 유로를 연결하여, 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 응축기의 흡입측 유로로 안내하는 폐열공급 냉매유로를 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.A compressor that compresses the refrigerant, a condenser that heats and condenses the refrigerant from the compressor with air, an expansion valve that expands the liquid refrigerant from the condenser, and an evaporator that evaporates the refrigerant from the expansion valve by heat exchange with air A vapor compression cycle including;
A refrigerant flow path for cooling electronic components, which is formed to pass through an electrical component by being branched from a liquid refrigerant flow path connecting the condenser and the expansion valve, and guides some of the liquid refrigerant from the condenser to the electrical component to cool the electrical component; ;
A refrigerant pump for cooling electronic components, which is installed in a refrigerant flow path for cooling the electronic components and pumps some of the liquid refrigerant from the condenser to the electrical components;
An abnormality in driving a pump and a vapor compression cycle for a vehicle including a waste heat supply refrigerant flow path that connects the electrical component and the suction side flow path of the condenser to guide the refrigerant released after absorbing the waste heat of the electronic component to the suction side flow path of the condenser. Integrated system of cooling cycle.
상기 액상 냉매유로에서 상기 전장부품 냉각용 냉매유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 액상 냉매를 저장하는 리저버를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method according to claim 1,
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump further comprising a reservoir installed at a point in which the refrigerant flow path for cooling electronic components is branched from the liquid refrigerant flow path and stores the liquid refrigerant discharged from the condenser.
상기 전장부품에 구비되어, 상기 전장부품의 온도를 측정하는 온도 센서와,
상기 온도 센서에서 감지된 감지 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프의 작동을 중지시키는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method according to claim 1,
A temperature sensor provided on the electronic component and measuring a temperature of the electronic component,
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a cooling cycle abnormally driven by a pump further comprising a control unit configured to stop the operation of the refrigerant pump for cooling the electronic component when the sensing temperature detected by the temperature sensor is less than a preset temperature.
상기 폐열공급 냉매유로의 개폐를 단속하는 폐열공급 밸브를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프의 작동 중지시 상기 폐열공급 밸브가 상기 폐열공급 냉매유로를 차폐하도록 제어하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 3,
Further comprising a waste heat supply valve for controlling the opening and closing of the waste heat supply refrigerant flow path,
The control unit is an integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump for controlling the waste heat supply valve to shield the waste heat supply refrigerant flow path when the refrigerant pump for cooling the electronic component is stopped.
차실의 냉방운전과 난방운전에 따라 상기 압축기에서 나온 냉매의 유로를 선택적으로 전환하는 사방밸브와;
상기 난방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 제1실내 열교환기와;
상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와;
상기 난방운전시 상기 난방용 팽창밸브에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 실외 열교환기와;
상기 제1실내 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 액상 냉매를 상기 난방용 팽창밸브로 안내하는 난방용 액상냉매유로와;
상기 난방용 액상냉매유로에서 분기되고, 자동차의 전장부품을 통과하도록 형성되어, 상기 제1실내 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각용 냉매유로와;
상기 전장부품 냉각용 냉매 유로에 설치되어, 상기 액상 냉매를 상기 전장부품으로 펌핑하는 전장부품 냉각용 냉매펌프와;
상기 전장부품과 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로로 안내하는 난방용 폐열공급 냉매유로와;
상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하는 제2실내 열교환기와;
상기 실외 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 제2실내 열교환기에 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되고 나온 액상 냉매가 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하고 상기 제2실내 열교환기로 공급되도록 안내하는 냉방용 액상냉매유로와;
상기 냉방용 액상냉매유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브와;
상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 냉방용 냉각유로를 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.A compressor for compressing a refrigerant;
A four-way valve for selectively switching a flow path of the refrigerant from the compressor according to the cooling operation and heating operation of the vehicle compartment;
A first indoor heat exchanger serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the heating operation;
A heating expansion valve for expanding the refrigerant condensed from the heat exchanger in the first room during the heating operation;
An outdoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant from the heating expansion valve by heat exchange with external air during the heating operation, and serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the cooling operation;
A heating liquid refrigerant flow passage connecting the first indoor heat exchanger and the heating expansion valve to guide the liquid refrigerant condensed from the first indoor heat exchanger during the heating operation to the heating expansion valve;
A refrigerant flow path for electronic component cooling that is branched from the heating liquid refrigerant flow path and is formed to pass through the electric component of the vehicle, and guides some of the liquid refrigerant from the first indoor heat exchanger to the electric component to cool the electric component. Wow;
A refrigerant pump for cooling electric components, which is installed in a refrigerant flow path for cooling the electric component and pumps the liquid refrigerant to the electric component;
A heating waste heat supply refrigerant that connects the electrical component with the suction side flow path of the first indoor heat exchanger to guide the refrigerant released after absorbing the waste heat of the electronic component during the heating operation to the suction side flow path of the first indoor heat exchanger. With euros;
A second indoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation by exchanging heat with external air;
Branched from a flow path connecting the outdoor heat exchanger and the heating expansion valve and connected to the second indoor heat exchanger, the liquid refrigerant condensed and discharged from the outdoor heat exchanger during the cooling operation bypasses the heating expansion valve and the second A cooling liquid refrigerant flow path for guiding to be supplied to the indoor heat exchanger;
A cooling expansion valve installed in the cooling liquid refrigerant passage and expanding the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation;
During the cooling operation, a part of the liquid refrigerant from the outdoor heat exchanger is guided to the refrigerant flow path for cooling the electronic components to cool the electronic components. Integrated system.
상기 전장부품 냉각용 냉매유로에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 난방용 액상냉매유로로부터 액상 냉매가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 유입시키는 난방용 액상냉매 밸브와,
상기 냉방용 냉각유로에 설치되어 상기 냉방운전시 상기 냉방용 냉각유로를 개방시키는 냉방용 액상냉매 밸브와,
상기 난방용 액상냉매 밸브와 상기 냉방용 액상냉매 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템. The method of claim 5,
A heating liquid refrigerant valve installed in the refrigerant flow path for cooling the electronic components, for flowing a liquid refrigerant from the heating liquid refrigerant flow path into the refrigerant flow path for cooling the electronic components during the heating operation;
A cooling liquid refrigerant valve installed in the cooling cooling channel to open the cooling cooling channel during the cooling operation;
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump further comprising a control unit for controlling opening and closing of the heating liquid refrigerant valve and the cooling liquid refrigerant valve.
상기 전장부품 냉각용 냉매유로에서 상기 냉방용 냉각유로가 연결된 지점에 설치된 제1삼방밸브와,
상기 냉방운전과 상기 난방운전에 따라 상기 제1삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 5,
A first three-way valve installed at a point in which the cooling cooling passage is connected in the cooling refrigerant passage for electronic components,
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump further comprising a control unit for controlling the operation of the first three-way valve according to the cooling operation and the heating operation.
상기 난방용 폐열공급 냉매유로에서 분기되어 상기 사방밸브와 상기 실외 열교환기를 연결하는 유로로 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 실외 열교환기의 흡입측으로 안내하는 냉방용 폐열공급 냉매유로를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 5,
For cooling, branched from the heating waste heat supply refrigerant flow path and connected to a flow path connecting the four-way valve and the outdoor heat exchanger, absorbing waste heat from the electric component during the cooling operation, and guiding the refrigerant discharged to the suction side of the outdoor heat exchanger. An integrated system of an automobile vapor compression cycle and a pump driven abnormal cooling cycle further including a waste heat supply refrigerant flow path.
상기 난방용 폐열공급 냉매유로에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 전장부품의 온도에 따라 개폐가 제어되고 상기 냉방운전시는 차폐되는 난방용 폐열공급 밸브와,
상기 냉방용 폐열공급 냉매유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 전장부품의 온도에 따라 개폐가 제어되고 상기 난방운전시는 차폐되는 냉방용 폐열공급 밸브와,
상기 전장부품의 온도에 따라 상기 난방용 폐열공급 밸브와 상기 냉방용 폐열공급 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템. The method of claim 8,
A heating waste heat supply valve that is installed in the heating waste heat supply refrigerant flow path and controls opening and closing according to the temperature of the electric component during the heating operation and shielded during the cooling operation;
A cooling waste heat supply valve that is installed in the cooling waste heat supply refrigerant flow path and controls opening and closing according to the temperature of the electric component during the cooling operation and shielded during the heating operation;
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump further comprising a control unit for controlling the operation of the heating waste heat supply valve and the cooling waste heat supply valve according to the temperature of the electronic component.
상기 난방용 폐열공급 냉매유로에서 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 난방용 폐열공급 냉매유로를 개방하고 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로는 차단하고, 상기 냉방운전시 상기 난방용 폐열공급 냉매유로를 차폐하고 상기 냉방용 폐열공급 냉매유로는 개방되는 제2삼방밸브와,
상기 전장부품의 온도에 따라 상기 제2삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 8,
It is installed at a point where the cooling waste heat supply refrigerant flow path diverges from the heating waste heat supply refrigerant flow path, opens the heating waste heat supply refrigerant flow passage during the heating operation, and blocks the cooling waste heat supply refrigerant flow passage, and when the cooling operation A second three-way valve that shields the heating waste heat supply refrigerant flow passage and opens the cooling waste heat supply refrigerant flow passage;
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump further comprising a control unit for controlling the operation of the second three-way valve according to the temperature of the electronic component.
상기 전장부품 냉각용 냉매유로에 설치되어, 상기 액상 냉매를 저장하는 리저버를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 5,
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump, further comprising a reservoir installed in the refrigerant passage for cooling the electronic component and storing the liquid refrigerant.
상기 전장부품에 구비되어, 상기 전장부품의 온도를 측정하는 온도 센서와,
상기 온도 센서에서 감지된 감지 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면, 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프의 작동을 중지시키는 제어부를 더 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 5,
A temperature sensor provided on the electronic component and measuring a temperature of the electronic component,
An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a cooling cycle abnormally driven by a pump further comprising a control unit configured to stop the operation of the refrigerant pump for cooling the electronic component when the sensing temperature detected by the temperature sensor is less than a preset temperature.
상기 냉방운전, 상기 난방운전 및 난방제습운전에 따라 상기 냉방용 팽창밸브와 상기 난방용 팽창밸브를 선택적으로 개폐하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 난방제습운전시, 상기 난방용 팽창밸브와 상기 냉방용 팽창밸브를 모두 개방시켜, 상기 난방용 팽창밸브에서 팽창되어 상기 실외 열교환기로 흐르는 냉매 중 적어도 일부가 상기 냉방용 팽창밸브를 통과한 후 상기 제2실내 열교환기로 유입되어 상기 제2실내 열교환기를 통과하는 공기를 제습시키는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.The method of claim 5,
Further comprising a control unit for selectively opening and closing the cooling expansion valve and the heating expansion valve according to the cooling operation, the heating operation and the heating dehumidification operation,
The control unit,
During the heating dehumidification operation, both the heating expansion valve and the cooling expansion valve are opened, so that at least a portion of the refrigerant expanded in the heating expansion valve and flowing to the outdoor heat exchanger passes through the cooling expansion valve, and the second An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and an abnormal cooling cycle driven by a pump for dehumidifying air flowing into the indoor heat exchanger and passing through the second indoor heat exchanger.
차실의 냉방운전과 난방운전에 따라 상기 압축기에서 나온 냉매의 유로를 선택적으로 전환하는 사방밸브와;
상기 난방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 제1실내 열교환기와;
상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와;
상기 난방운전시 상기 난방용 팽창밸브에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하고, 상기 냉방운전시 상기 압축기에서 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하는 실외 열교환기와;
상기 제1실내 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 제1실내 열교환기에서 응축되어 나온 액상 냉매를 상기 난방용 팽창밸브로 안내하는 난방용 액상냉매유로와;
상기 난방용 액상냉매유로에서 분기되고, 자동차의 전장부품을 통과하도록 형성되어, 상기 제1실내 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품으로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각용 냉매유로와;
상기 전장부품 냉각용 냉매 유로에 설치되어, 상기 액상 냉매를 상기 전장부품으로 펌핑하는 전장부품 냉각용 냉매펌프와;
상기 전장부품과 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로를 연결하여, 상기 난방운전시 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 제1실내 열교환기의 흡입측 유로로 안내하는 난방용 폐열공급 냉매유로와;
상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하는 제2실내 열교환기와;
상기 실외 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 제2실내 열교환기에 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되고 나온 액상 냉매가 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하고 상기 제2실내 열교환기측으로 공급되도록 안내하는 냉방용 액상냉매유로와;
상기 냉방용 액상냉매유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브와;
상기 냉방용 액상냉매유로에서 분기되어 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 실외 열교환기에서 나온 액상 냉매 중 일부를 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 안내하여 상기 전장부품을 냉각시키는 냉방용 냉각유로와;
상기 전장부품 냉각용 냉매유로에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 난방용 액상냉매유로로부터 액상 냉매가 상기 전장부품 냉각용 냉매유로로 유입시키는 난방용 액상냉매 밸브와;
상기 냉방용 냉각유로에 설치되어 상기 냉방운전시 상기 냉방용 냉각유로를 개방시키는 냉방용 액상냉매 밸브와;
상기 난방용 폐열공급 냉매유로에서 분기되어 상기 사방밸브와 상기 실외 열교환기를 연결하는 유로로 연결되어, 상기 냉방운전시 상기 전장부품의 폐열을 흡수하고 나온 냉매를 상기 실외 열교환기의 흡입측으로 안내하는 냉방용 폐열공급 냉매유로와;
상기 난방용 폐열공급 냉매유로에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 전장부품의 온도에 따라 개폐가 제어되고 상기 냉방운전시는 차폐되는 난방용 폐열공급 밸브와;
상기 냉방용 폐열공급 냉매유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 전장부품의 온도에 따라 개폐가 제어되고 상기 난방운전시는 차폐되는 냉방용 폐열공급 밸브와;
상기 전장부품에 구비되어, 상기 전장부품의 온도를 측정하는 온도 센서와;
상기 난방운전과 상기 냉방운전에 따라 상기 난방용 액상냉매 밸브, 상기 냉방용 액상냉매 밸브, 상기 난방용 폐열공급 밸브, 상기 냉방용 폐열공급 밸브를 선택적으로 개폐시키고, 상기 온도센서에서 감지된 감지 온도가 미리 설정된 설정 온도 미만이면 상기 전장부품 냉각용 냉매펌프의 작동을 중지시키는 제어부를 포함하는 자동차용 증기압축 사이클과 펌프 구동 이상 냉각사이클의 통합 시스템.A compressor for compressing a refrigerant;
A four-way valve for selectively switching a flow path of the refrigerant from the compressor according to the cooling operation and heating operation of the vehicle compartment;
A first indoor heat exchanger serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the heating operation;
A heating expansion valve for expanding the refrigerant condensed from the heat exchanger in the first room during the heating operation;
An outdoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant from the heating expansion valve by heat exchange with external air during the heating operation, and serving as a condenser for condensing the refrigerant from the compressor by heat exchange with external air during the cooling operation;
A heating liquid refrigerant flow passage connecting the first indoor heat exchanger and the heating expansion valve to guide the liquid refrigerant condensed from the first indoor heat exchanger during the heating operation to the heating expansion valve;
A refrigerant flow path for electronic component cooling that is branched from the heating liquid refrigerant flow path and is formed to pass through the electric component of the vehicle, and guides some of the liquid refrigerant from the first indoor heat exchanger to the electric component to cool the electric component. Wow;
A refrigerant pump for cooling electric components, which is installed in a refrigerant flow path for cooling the electric component and pumps the liquid refrigerant to the electric component;
A heating waste heat supply refrigerant that connects the electrical component with the suction side flow path of the first indoor heat exchanger to guide the refrigerant released after absorbing the waste heat of the electronic component during the heating operation to the suction side flow path of the first indoor heat exchanger. With euros;
A second indoor heat exchanger serving as an evaporator for evaporating the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation by exchanging heat with external air;
Branched from a flow path connecting the outdoor heat exchanger and the heating expansion valve and connected to the second indoor heat exchanger, the liquid refrigerant condensed and discharged from the outdoor heat exchanger during the cooling operation bypasses the heating expansion valve and the second A cooling liquid refrigerant flow path for guiding to be supplied to the indoor heat exchanger;
A cooling expansion valve installed in the cooling liquid refrigerant passage and expanding the refrigerant condensed from the outdoor heat exchanger during the cooling operation;
Branched from the cooling liquid refrigerant flow path and connected to a refrigerant flow path for cooling the electronic components, and guides some of the liquid refrigerant from the outdoor heat exchanger during the cooling operation to the cooling refrigerant flow path for cooling the electronic components to cool the electronic components. A cooling flow path for cooling;
A heating liquid refrigerant valve installed in the refrigerant flow path for cooling the electronic components, for flowing a liquid refrigerant from the heating liquid refrigerant flow path into the cooling refrigerant flow path during the heating operation;
A cooling liquid refrigerant valve installed in the cooling cooling channel to open the cooling cooling channel during the cooling operation;
For cooling, branched from the heating waste heat supply refrigerant flow path and connected to a flow path connecting the four-way valve and the outdoor heat exchanger, absorbing waste heat from the electric component during the cooling operation, and guiding the refrigerant discharged to the suction side of the outdoor heat exchanger. A waste heat supply refrigerant flow path;
A heating waste heat supply valve that is installed in the heating waste heat supply refrigerant flow path and controls opening and closing according to the temperature of the electric component during the heating operation and shielded during the cooling operation;
A cooling waste heat supply valve that is installed in the cooling waste heat supply refrigerant passage, and controls opening and closing according to the temperature of the electric component during the cooling operation and shielded during the heating operation;
A temperature sensor provided on the electronic component and measuring a temperature of the electronic component;
According to the heating operation and the cooling operation, the heating liquid refrigerant valve, the cooling liquid refrigerant valve, the heating waste heat supply valve, and the cooling waste heat supply valve are selectively opened and closed, and the sensed temperature detected by the temperature sensor is preset. An integrated system of a vapor compression cycle for a vehicle and a cooling cycle abnormally driven by a pump comprising a control unit for stopping the operation of the refrigerant pump for cooling the electronic component when the temperature is less than a set temperature.
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KR20230155179A (en) * | 2022-05-03 | 2023-11-10 | 한국광기술원 | Air Conditioning System with Improved Energy Consumption Efficiency during Heating |
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