차량용 히트 펌프 시스템 document_id A220623019311

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제상모드시, 실내열교환기에서 발생된 냉기가 차량의 실내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다. 최근 들어, 자연냉매를 사용하는 차량용 공조시스템이 다양하게 개발되고 있다. 특히, 이산화탄소(CO2)를 냉매로 사용하는 이산화탄소 히트 펌프 시스템(이하, "히트 펌프 시스템"이라 약칭함)이 주목받고 있다. 히트 펌프 시스템은, 오존파괴지수가 제로이고 지구온난화지수도 아주 낮은 이산화탄소(CO2)를 냉매로 사용하므로, 오존층의 파괴를 줄일 수 있고, 지구 온난화를 방지할 수 있는 등 최근 들어 각광받고 있는 친환경 난방 시스템이다. 도 1에는 히트 펌프 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이를 살펴보면 다음과 같다. 히트 펌프 시스템은, 압축기(10)와 실내열교환기(20)를 구비한다. 압축기(10)는 기화된 냉매를 고온·고압의 가스로 압축하고, 실내열교환기(20)는 압축된 고온·고압의 냉매를 내부 공기와 열교환하여 실내에 열을 공급한다. 특히, 실내열교환기(20)는 고온·고압의 냉매를 열교환하는 과정에서 고온의 열을 방출하고, 방출된 열기를 차량의 실내로 공급하여 실내를 난방한다. 여기서, 실내열교환기(20)의 열기는 송풍기(50)에 의해 송풍되고, 송풍된 열기는 덕트(52)를 통해 차량의 실내로 공급된다. 그리고 히트 펌프 시스템은, 팽창밸브(30)와 실외열교환기(40)를 구비한다. 팽창밸브(30)는 실내열교환기(20)에서 열교환된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 실외열교환기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜서 기화시킨다. 특히, 실외열교환기(40)는 저온·저압의 냉매를 기화시키는 과정에서 주위의 열을 흡수한다. 한편, 이러한 히트 펌프 시스템은, 상기 실외열교환기(40)가 주위의 열을 흡수하는 과정에서 그 표면의 온도가 급속하게 저하되므로, 그 표면에 주변의 수분이 결빙되어 성에가 낀다는 단점이 있으며, 따라서, 히트 펌프 시스템은 이를 해결하기 위한 제상장치(60)를 구비하고 있다. 제상장치(60)는, 압축기(10)의 냉매 흐름을 역방향으로 바꿔줌으로써 난방사이클을 냉방사이클로 바꾸어 성에를 제거하는 장치로서, 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 흐름을 정방향에서 역방향으로 바꿔주는 4방향 밸브(62)를 구비한다. 4방향 밸브(62)는 압축기(10)의 출입구측에 설치되며, 운전자가 제상모드 스위치(64)를 조작하여 "제상모드"로 선택하면, 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 흐름을 정방향에서 역방향으로 바꿔주고, 냉매의 흐름을 역방향으로 바꿔줌으로써, 실외열교환기(40)가 고온·고압의 냉매를 열교환시키면서 고온의 열을 방출할 수 있게 한다. 따라서, 실외열교환기(40)에서 방출된 열이 상기 실외열교환기(40)의 표면에 발생된 성에를 제거할 수 있게 한다. 그런데, 이러한 히트 펌프 시스템은, "제상모드"를 사용하여 실외열교환기(40)의 성에를 제거할 경우, 실내열교환기(20)에서 발생된 냉기가 차량의 실내로 유입된다는 문제점이 있다. 즉, "제상모드"에서는, 냉매 흐름을 역방향으로 바꿔주므로, 실외열교환기(40)에서는 고온의 열기가 방출되는 반면, 실내열교환기(20)에서는 냉기가 발생된다. 따라서, "제상모드" 상태에서는 실내열교환기(20)에서 발생된 냉기가 송풍기(50)와 덕트(52)를 통해 차량의 실내로 공급된다는 문제점이 있으며, 이같은 문제점 때문에 실내의 공기를 급속하게 저하되어 운전자 및 탑승객이 불쾌감을 느낀다는 문제점이 있다. 한편, "제상모드"상태에서는 송풍기(50)의 작동을 정지시켜 냉기의 실내 유입을 차단할 수도 있으나, 이러한 경우, 실내열교환기(20)의 열교환효율이 급속하게 저하되어 실외열교환기(40)에서의 제상 효율이 급속하게 저하된다는 문제점이 있다.