KR100457661B1 - 자동차용 냉난방 겸용 공조장치 - Google Patents

자동차용 냉난방 겸용 공조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어 덕트 외부의 제1응축기 및 에어덕트 내부의 제2응축기로 흐르는 냉매의 유량 조절 및 방향 전환을 동시에 수행하는 밸브수단이 압축기 토출구측 냉매유로상에 설치되고, 에어 덕트 내의 제2응축기와 증발기 전방에 그 회동 위치에 따라 공기 분배량을 조절하는 에어 믹스 도어가 설치되며, 히터 컨트롤러가 히터 토출구쪽으로 흐르는 공기의 온도를 온도센서로부터 입력받아 밸브수단 및 에어 믹스 도어를 구동 제어하게 구성됨으로써, 차량 실내로 토출되는 공기의 정확한 온도 조절이 가능하도록 개선되어진 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 관한 것이다.
본 발명의 냉난방 겸용 공조장치에서는 냉매 파이프 및 히터 유닛의 구조가 기존의 냉난방 겸용 공조장치에 비해 매우 간단함은 물론, 소형화 및 경량화가 가능하고, 제조 원가를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차용 냉난방 겸용 공조장치{An automobile air conditioner apparatus for both heating and cooling}
본 발명은 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어 덕트 외부의 제1응축기 및 에어덕트 내부의 제2응축기로 흐르는 냉매의 유량 조절 및 방향 전환을 동시에 수행하는 밸브수단이 압축기 토출구측 냉매유로상에 설치되고, 에어 덕트 내의 제2응축기와 증발기 전방에 그 회동 위치에 따라 공기 분배량을 조절하는 에어 믹스 도어가 설치되며, 히터 컨트롤러가 히터 토출구쪽으로 흐르는 공기의 온도를 온도센서로부터 입력받아 밸브수단 및 에어 믹스 도어를 구동 제어하게 구성됨으로써, 차량 실내로 토출되는 공기의 정확한 온도 조절이 가능하도록 개선되어진 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 냉난방 겸용 공조장치는 냉방운전과 난방운전 중에 냉매의 흐름방향을 변화시키는 4방향밸브를 갖추고, 난방운전시에는 실외열교환기가 증발기로 작용하고 실내열교환기는 응축기로 작용하며, 냉방운전시에는 실외열교환기가 응축기로 작용하고 실내열교환기는 증발기로 작용하여, 실내를 냉난방한다.
그러나, 이러한 통상의 냉난방 겸용 공조장치에서는 난방운전시에 외기의 온도가 낮을 경우, 실외열교환기에서 열교환이 잘 일어나지 않아 이 실외열교환기가 흡수하는 열량이 감소한다.
이와 같이 실외열교환기에서의 흡열량이 적게 되면, 실내열교환기에서 냉매가 난방시 충분한 열을 방출할 수 있는 압력까지 도달하는데 긴 시간이 필요하게 되며, 응축압력이 낮은 상태에서 압축기의 구동소비전력이 적어지게 된다.
결국, 이러한 상태에서는 난방열원인 외기로부터의 흡수열량과 압축기에서의 구동소비전력이 모두 적어지므로 차 실내를 적정 온도까지 난방시키기 어려울 뿐만아니라, 적정 온도까지 도달시키는 데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있게 된다.
이러한 문제점을 해결하고자, 제2, 제3응축기 및 보조히터를 통풍유로 케이스 내부에 설치함과 동시에, 냉난방시 언제나 냉매의 증발기능을 하는 증발기를 상기 통풍유로 케이스 내부에 설치하고, 난방시에 증발기를 통과한 냉기가 상기 제2응축기를 거치지 않고 실외로 배출되도록 다수의 도어를 구비한 배출덕트를 배설한 자동차 냉난방 겸용 공조장치가 개시된 바 있다[대한민국 특허 등록번호 10-0188061, 1999년 1월 9일].
이러한 자동차 냉난방 겸용 공조장치의 구성을 첨부한 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면, 압축기(31)와, 이 압축기(31)로부터 토출된 고온 고압의 냉매의 흐름방향을 변화시키도록 상기 압축기(31)의 토출구측에 배설된 방향전환밸브(33)와, 상기 방향전환밸브(33)에 연결되어 상기 압축기(31)로부터 토출된 고온 고압의 냉매의 열을 외부로 방출시키는 제1응축기(35)와, 상기 방향전환밸브(33)에 연결되어 통풍유로 케이스(43)의 내부에 유입한 공기 온도를 높이는 제3응축기(37)와, 상기 통풍유로 케이스(43) 내부의 공기 온도를 높이도록 상기 제3응축기(37)의 유출구측에 연결 배설된 제2응축기(45)와, 상기 제1응축기(35) 또는 제3응축기(37)를 지난 냉매의 흐름을 상기 제2응축기(45)로 일정하게 유지시키는 일방향밸브수단(47)과, 상기 통풍유로 케이스(43) 내부의 공기 온도를 낮추도록 팽창밸브(51)에 의해 매개되어 상기 제2응축기(45)의 유출구측에 연결 배설된 증발기(53)와, 난방초기 및 난방 요구열부하가 클시에 공기에 열을 공급하도록 상기 제2응축기(45)의 일측에 배설된 보조히터(65)와, 난방시에 증발기(53)를 통과하면서 발생한 냉기를 실외로 배출하도록 실외에 연통 배설된 배출덕트(67)를 구비하여 이루어진 것이다.
이와 같이 개시된 자동차 냉난방 겸용 공조장치는 냉매의 루트를 방향전환밸브(33)로 조정하여 실내 난방성능을 향상시키고자 한 것이며, 히터 유닛 내 제2 및 제3응축기(45,37)를 설치하여 압축기(31)로부터 고온 고압의 냉매를 응축시키면서 열을 발생하게 함으로써, 난방성능을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
또한, 이 자동차 냉난방 겸용 공조장치에서는 방향전환밸브(33)를 사용하여 냉매를 제1응축기(35)쪽으로 순환시킬 때 증발기(53)에서 열을 빼앗으면서 냉방이 이루어지고, 냉매를 제3응축기(37)쪽으로 순환시킬 때 제2 및 제3응축기(45,37)에서 열을 발생시키면서 난방이 이루어진다.
그러나, 상기와 같이 개시된 바의 자동차 냉난방 겸용 공조장치에서는 제1응측기 외에 히터 유닛 내 두 개의 응축기가 반드시 설치되어야 하고, 또한 여러 개의 에어 믹스 도어(air mix door)를 설치하여야 온도 조절이 가능해지는 등, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉매 파이프 및 히터 유닛의 구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 공조장치 전체가 매우 복잡하고 대형화 될 수 밖에 없다는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 냉매 파이프 및 히터 유닛의 구조가 기존의 냉난방 겸용 공조장치에 비해 매우 간단함은 물론, 소형화 및 경량화가 가능하고, 제조 원가를 크게 절감시킬 수 있는자동차용 냉난방 겸용 공조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 냉난방 겸용 공조장치를 보여주는 장치구성도
도 2는 종래의 자동차용 냉난방 겸용 공조장치를 보여주는 장치구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 압축기 111 : 밸브수단
112 : 제1응축기 115 : 제1첵밸브
116 : 제2첵밸브 120 : 에어 덕트
122 : 블로워 124 : 제2응축기
126 : 증발기 128 : 에어 믹스 도어
130 : 온도센서 132 : 히터 컨트롤러
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 압축기(110) 토출구측의 밸브수단(111)과, 이 밸브수단(111)의 출구측에 연결된 에어 덕트 외부의 제1응축기(112)와, 상기 밸브수단(111)의 또 다른 출구측에 연결된 에어 덕트(120) 내부의 제2응축기(124)와, 에어 덕트(120) 내부에서 상기 제1응축기(112)의 출구측 냉매유로에 연결된 증발기(126)를 포함하는 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 있어서,
밸브 수단(111) 및 에어 믹스 도어(128)의 구동 제어를 통해 제2응축기(124) 및 증발기(126)를 통과한 공기의 온도가 조절될 수 있도록, 상기 밸브수단(111)이 냉매의 유량 조절 및 방향 전환을 동시에 수행할 수 있는 것으로 설치되고, 이웃 배치된 제2응축기(124) 및 증발기(126)의 전방에 공기 분배량을 조절하는 에어 믹스 도어(128)가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸브수단(111) 및 에어 믹스 도어(128)는 온도센서(130)를 통해 검출된 히터 토출구쪽의 온도상태에 따라 히터 컨트롤러(132)가 출력한 전기적 신호에 의해 구동 제어되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 냉난방 겸용 공조장치를 보여주는장치구성도이다.
먼저, 본 발명에 따른 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에서는 엔진룸 내에 압축기(110)가 설치되고, 이 압축기(110)의 토출구측 냉매 유로상에는 히터 컨트롤러(132)로부터 출력되는 전기적인 신호에 의해 냉매의 유량 조절 및 방향 전환을 동시에 수행하는 밸브수단(111)이 설치된다.
즉, 상기 밸브수단(111)은 히터 컨트롤러(132)에 의해 구동 제어되는 3방향밸브로서, 상기 히터 컨트롤러(132)로부터 출력된 전기적인 신호에 의해, 상기 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 냉매의 흐름방향을 제1응축기(112) 또는 제2응축기(124)로 전환시키고, 이와 동시에 제1응축기(112) 및 제2응축기(124)로의 냉매 흐름량을 조절한다.
또한, 상기 제1응축기(112)는 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 냉매를 유입받아 그 열을 외부로 방출시킬 수 있도록 히터 유닛 외부에, 보다 명확히는 공조장치의 몸체를 이루는 에어 덕트(120)의 외부에 설치되며, 모터(113)에 의해 구동되는 팬(114)에 의해 방열이 용이하게 이루어지도록 되어 있다.
그리고, 상기 제1응축기(112)의 출구측 냉매 유로는 에어 덕트(120) 외부에 위치된 제1첵밸브(115), 드라이어(117) 및 팽창밸브(118)를 순차적으로 거쳐 증발기(126)의 입구로 연결되며, 이 증발기(126)의 출구측 냉매 유로는 다시 압축기(110)의 흡입구로 연결된다.
한편, 입구측의 냉매 유로가 밸브수단(111)의 또 다른 출구와 연결된 제2응축기(124)는 블로워(122)에 의해 강제 송풍된 공기의 온도를 상승시키는 히터의 역할을 하도록, 이웃 배치된 증발기(126)와 함께 에어 덕트(120) 내부에 설치되며, 상기 제2응축기(124)의 출구측 냉매 유로는 에어 덕트(120) 외부에 위치된 제2첵밸브(116)를 거쳐 상기 제1첵밸브(115)의 출구측 냉매 유로와 만나도록 연결된다.
즉, 제2응축기(124)로부터 나온 냉매는 제2첵밸브(116), 드라이어(117) 및 팽창밸브(118)를 순차적으로 거쳐 증발기(126)로 유입된 후, 결국 증발기(126) 출구측 냉매 유로를 통해 다시 압축기(110)로 흡입되도록 되어 있는 것이다.
물론, 상기 증발기(126)는 블로워(122)에 의해 강제 송풍된 공기로부터 열을 빼앗아 냉각시키는 역할을 하는 것이며, 에어 덕트(120) 내에서 히터 역할을 하는 제2응축기(124)에 이웃 배치된다.
또한, 상기 에어 덕트(120) 내에서 증발기(126) 및 제2응축기(124) 전방에는 에어 믹스 도어(128)가 설치되는 바, 이 에어 믹스 도어(128)의 회동 위치에 따라서 제2응축기(124)와 증발기(126)쪽으로 흐르는 공기의 양이 조절되도록 되어 있다.
상기 에어 믹스 도어(128)의 회동 위치는 히터 컨트롤러(132)로부터 출력된 전기적인 신호에 의해 액튜에이터(미도시됨)가 구동 제어되면서 결정되는 바, 결국 히터 컨트롤러(132)의 액튜에이터 구동 제어에 의한 에어 믹스 도어(128)의 회동 위치에 따라서 제2응축기(124) 및 증발기(126)의 공기 통과량이 달라지고, 이에 히터 토출구쪽의 공기 온도가 조절되어진다.
한편, 상기 히터 토출구쪽에는 제2응축기(124)와 증발기(126)를 통과한 후 히터 토출구쪽으로 흐르는 공기의 온도를 검출하여 그에 따른 전기적인 신호를 출력하는 온도센서(130)가 설치되는 바, 이 온도센서(130)로부터 출력된 온도신호는 히터 컨트롤러(132)로 입력된다.
또한, 상기 히터 컨트롤러(132)는 온도센서(130)로부터 출력된 온도신호를 입력받아 밸브수단(111) 및 에어 믹스 도어(128)를 동시에 구동 제어하는 것으로서, 온도센서(130)로부터 입력받은 온도신호에 따라, 밸브수단(111)의 구동 제어를 수행하여 제1 및 제2응축기(112,124)로 유입되는 냉매의 흐름량을 조절함과 동시에 에어 믹스 도어(128)의 구동 제어를 수행하여 제2응축기(124) 및 증발기(126)로의 공기 통과량을 조절한다.
이하, 본 발명의 작동예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 난방시에는 히터 컨트롤러(132)가 밸브수단(111)을 구동 제어하여 제2응축기(124) 입구로 연결된 냉매 유로에 보다 많은 냉매가 흐르도록 하고, 에어 믹스 도어(128)를 구동 제어하여 제2응축기(124)쪽으로 보다 많은 공기가 통과하도록 한다.
결국, 블로워(122)에 의해 강제 송풍된 보다 많은 공기가 방열기능을 수행하는 제2응축기(124)를 통과한 후 히터 토출구를 통해 차실 내부로 토출되는 바, 이에 차량의 실내에서는 난방이 이루어진다.
이때, 압축기(110)로부터 토출되어 밸브수단(111)을 통과한 후 제2응축기(124)로 유입된 냉매는 이 제2응축기(124)로부터 나와 제2첵밸브→드라이어→팽창밸브→증발기의 순으로 흘러 다시 압축기(110)로 흡입되어진다.
한편, 냉방시에는 히터 컨트롤러(132)가 밸브수단(111)을 구동 제어하여 제1응축기(112) 입구로 연결된 냉매 유로에 조절된 양의 냉매가 흐르도록 하고, 에어 믹스 도어(128)를 구동 제어하여 제2응축기(124)쪽으로는 공기를 완전 차단시킨다.
결국, 블로워(122)에 의해 강제 송풍된 공기가 흡열기능을 수행하는 증발기(126)를 통과한 후 히터 토출구를 통해 차실 내부로 토출되는 바, 이에 차량의 실내에서는 냉방이 이루어진다.
이때, 압축기(110)로부터 토출되어 밸브수단(111)을 통과한 후 제1응축기(112)로 유입된 냉매는 이 제1응축기(112)로부터 나와 제1첵밸브→드라이어→팽창밸브→증발기의 순으로 흘러 다시 압축기(110)로 흡입되어진다.
또한, 온도센서(130)로부터 입력받은 온도신호에 따라, 상기 히터 컨트롤러(132)는, 밸브수단(111)을 구동 제어하여 압축기(110)로부터 나온 고온 고압의 냉매를 제1응축기(112) 또는 제2응축기(124)로 적절히 분배함과 동시에, 에어 믹스 도어(128)를 구동 제어하여 블로워(122)에 의해 강제 송풍된 공기를 제2응축기(124) 또는 증발기(126)로 적절히 분배함으로써, 히터 토출구를 통해 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절하고, 이에 차량의 실내 온도를 조절한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 의하면, 도 1과 도 2에서 비교되는 바와 같이, 냉매 파이프 및 히터 유닛의 구조가 기존의 냉난방 겸용 공조장치에 비해 매우 간단함은 물론, 소형화 및 경량화가 가능하고, 제조 원가를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 히터 토출구쪽의 공기온상태에 따라 히터 컨트롤러가 밸브수단 및 에어 믹스 도어를 구동 제어하여 냉매의 유량 및 흐름방향을 조절함과 동시에 히터 유닛 내 증발기와 응축기의 공기 통과량을 조절하게 구성됨으로써, 기존의 냉난방 겸용 공조장치에 비해 온도제어성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 압축기(110) 토출구측의 밸브수단(111)과, 이 밸브수단(111)의 출구측에 연결된 에어 덕트 외부의 제1응축기(112)와, 상기 밸브수단(111)의 또 다른 출구측에 연결된 에어 덕트(120) 내부의 제2응축기(124)와, 에어 덕트(120) 내부에서 상기 제1응축기(112)의 출구측 냉매유로에 연결된 증발기(126)를 포함하는 자동차용 냉난방 겸용 공조장치에 있어서,
    밸브 수단(111) 및 에어 믹스 도어(128)의 구동 제어를 통해 제2응축기(124) 및 증발기(126)를 통과한 공기의 온도가 조절될 수 있도록, 상기 밸브수단(111)이 냉매의 유량 조절 및 방향 전환을 동시에 수행할 수 있는 것으로 설치되고, 이웃 배치된 제2응축기(124) 및 증발기(126)의 전방에 공기 분배량을 조절하는 에어 믹스 도어(128)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉난방 겸용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브수단(111) 및 에어 믹스 도어(128)는 온도센서(130)를 통해 검출된 히터 토출구쪽의 온도상태에 따라 히터 컨트롤러(132)가 출력한 전기적 신호에 의해 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉난방 겸용 공조장치.
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