KR100734934B1 - 자동차용 공조장치의 블로어 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 푸트/디프로스트 복합모드시 내/외기가 각각의 독립 유로를 거쳐 내기는 푸트 벤트를 통해서 토출되고 외기는 디프로스트 벤트를 통해 토출되도록 하며, 특히, 내기가 외기 유로에 누설되지 않도록 한 자동차용 공조장치의 블로어 유니트에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 공조장치의 블로어 유니트는, 스크롤 형상의 블로어 케이스의 내부에 상하로 구획되는 외기층인 상부 유로와 내기층인 하부 유로와, 상부 유로와 하부 유로에 각각 설치되며 구동모터를 구동원으로 하여 회전되는 동일 직경의 외기용 팬 및 내기용 팬으로 구성되고, 블로어 케이스 내부의 상부 유로가 하부 유로보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여, 차량의 공회전 시 및 주행시 모두 상부 유로가 하부 유로보다 정압이 높기 때문에 하부 유로의 내기는 상부 유로에 누설되지 않으며, 결과적으로, 순수 외기만으로 성에를 제거할 수 있으므로 성에제거효율이 증대된다.

블로어케이스, 2층공기유동, 내/외기혼합모드, 푸트모드, 디프로스트모드

Description

자동차용 공조장치의 블로어 유니트 {BLOWER UNIT OF AIR-CONDITIONER FOR VEHICLES}

도 1은 종래 기술에 따른 2층 공기유동구조의 공조장치의 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 블로어 유니트의 구조를 보인 종단면도.

도 3a,b는 종래 블로어 유니트의 작동에 따른 내/외기의 흡입량과 정압과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 2층 공기유동구조를 갖는 블로어 유니트의 종단면도.

도 5a,b는 본 발명에 따른 실시예에 의한 내/외기의 흡입량과 정압과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 6은 스크롤 확대각의 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 블로어 케이스 110 : 구획벽

120 : 상부 유로 130 : 하부 유로

F1,F2 : 블로어 팬

본 발명은 2층 공기유동구조를 갖는 자동차용 공조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 푸트/디프로스트 복합모드시 내기가 외기층에 누설되지 않도록 한 자동차용 공조장치의 블로어 유니트에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 공조장치는 냉방장치와 난방장치로 구성된다.

냉방장치는, 압축기에 의하여 압축된 냉매가 응축기로 유입되어 냉각팬의 강제송풍에 의하여 응축기를 통과하는 공기와 열교환되어 응축된 다음 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거쳐 다시 압축기로 유입되는 과정에서 블로어 유니트의 블로어 팬에 의하여 송풍되는 공기가 증발기를 거치는 냉매와 열교환되어 냉기 상태로 실내에 유입됨으로써 자동차 실내를 냉방하는 장치이며, 난방장치는, 엔진의 냉각수가 히터 코어를 거쳐 엔진으로 복귀하는 과정에서 블로어 팬에 의하여 송풍되는 공기가 히터 코어를 거치는 냉각수와 열교환되어 온기 상태로 실내에 유입됨으로써 자동차의 실내를 난방하는 장치이다.

전술한 바와 같은 공조장치에 있어서, 공조장치 케이스의 입구단에는 블로어 유니트가 설치되며, 공조장치 케이스의 내부 유로중에는 증발기 및 히터 코어가 장착되고, 공조장치 케이스의 출구단에는 냉기 또는 온기를 자동차 창문쪽으로 토출함으로써 자동차 창문의 성에 제거를 위한 디프로스트 벤트, 냉기 또는 온기를 자동차 실내의 상반부로 토출함으로써 실내를 냉난방하기 위한 페이스 벤트 및 냉기 또는 온기를 자동차 실내의 하반부로 토출함으로써 실내를 냉난방하기 위한 푸트 벤트가 차례로 설치됨과 아울러, 상기 각 벤트들을 소정의 냉난방 모드에 따라 개폐하기 위한 도어가 각각 설치된다.

그리고, 블로어 유니트의 블로어 케이스의 상단부 양쪽에는 내/외기 전환도어에 의해 선택적으로 개폐되는 내기유입구 및 외기유입구가 형성된다.

공조장치의 가동시 외기유입구를 통하여 외기만을 실내로 공급할 경우에는 압축기의 부하가 커져 연료손실이 많고, 내기유입구를 통하여 내기만을 순환시킬 경우에는 자동차 실내의 공기가 오염되어 탑승자의 건강을 해칠 염려가 있고, 또한, 동절기 내기를 이용한 디프로스터 모드를 선택하는 경우 내기는 그 습도가 외기보다 높기 때문에 글라스에 발생된 성에를 제거하지 못한다.

그리고, 난방모드시 차가운 외기가 계속 실내로 유입되면 난방성능이 떨어진다.

이러한 단점을 해소하기 위해 디프로스트 벤트로는 외기, 풋 벤트로는 내기가 토출되도록 함으로써 난방성능은 물론, 성에 제거 문제도 해결할 수 있도록 내/외기 2층공기유동구조가 제안되고 있다.

이러한 공기조화장치들로서 대표적인 것으로 일본 특개평 10-119533호, 동 9-240248호, 동 9-156348호 등에 개시된 공기조화장치들을 들 수 있다.

이들 공기조화장치들은 구획벽에 의하여 스크롤 케이스 및 공조기 케이스의 유로를 상하로 구획하여 상기 스크롤 케이스의 상부 공간 및 하부 공간에 각각 블로어 팬을 설치함으로써 공기를 2층 유동구조로 송풍할 수 있도록 이루어져 있다.

종래 기술에 따른 2층 공기유동구조를 갖는 공조장치를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 2층 공기유동구조를 실현하기 위한 공조장치의 구성도로, 내부 공간이 분리벽(11)에 의해 상부 유로(12) 및 하부 유로(13)로 구획되는 공조장치 케이스(10)와, 공조장치 케이스(10) 내부에 설치되는 증발기(20) 및 히터 코어(21)와, 히터 코어(21) 앞쪽, 즉 히터 코어(21)와 증발기(20) 사이의 상부 유로(12) 및 하부 유로(13)에 각각 설치되어 이 유로(12)(13)의 개도를 조절함으로써 온도를 조절하는 온도조절도어(22)(23)와, 내/외기를 강제로 흡입하여 증발기(20), 히터 코어(21)를 통과하도록 송풍하는 블로어 유니트(30)와, 공조장치 케이스(10)의 적재적소에 형성되어 상부 유로(12)와 하부 유로(13)를 따라 유동하는 공기가 실내에 토출되도록 안내하는 벤트 및 벤트를 개폐하는 도어로 구성된다.

벤트는 하부 유로(13)의 출구단쪽에 형성되며 공기가 차량 실내의 플로어쪽으로 토출되도록 안내하는 푸트 벤트(40)와, 상부 유로(12)의 출구단쪽에 형성되며 차량의 유리창쪽으로 향하는 디프로스트 벤트(41)와, 차량 실내의 상반부로 향하는 페이스 벤트(42)와, 상부 유로(12)와 하부 유로(13)를 연통하는 커뮤니케이션 벤트(43)로 구성된다.

아울러, 각각의 벤트(40)(41)(42)(43)들을 선택적으로 개폐하는 도어가 제공되며, 이 도어로는 푸트 벤트(40)와 커뮤니케이션 벤트(43)의 사이에 회동 가능하게 설치되며 자유단부가 분리벽(11) 또는 배플(14)에 접촉되어 커뮤니케이션 벤트(43)와 푸트 벤트(40)를 선택적으로 개폐하는 커뮤니케이션 도어(40a)와, 자유 단부가 공조장치 케이스(10)의 내면 또는 상부 배플(15)에 접촉되어 페이스 벤트(42)를 개폐하는 페이스 도어(42a)와, 디프로스트 벤트(41)를 개폐하는 디프로스트 도어(41a) 등이 제공된다.

그리고, 블로어 유니트(30)는 공기조화 케이스(10)의 입구단에 설치되며, 도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 상측부에 내/외기유입구(31a)(31b)가 각각 구비되면서 내/외기유입구(31a)(31b)의 사이에 내/외기 전환도어(31c)가 설치된 제 1케이스(31)와, 제 1케이스(31)의 내부에 설치되는 제 2케이스(32)와, 제 2케이스(32)의 내부에 구획벽(32a)에 의해 구획 형성되며 공조장치 케이스(10)의 상하부 유로(12)(13)와 연통하는 상/하부 유로(33)(34)와, 상부 유로(33)에 설치되는 외기용 블로어 팬(F1)과, 하부 유로(34)에 설치되는 내기용 블로어 팬(F2)과, 내/외기용 블로어 팬(F2)(F1)을 구동하는 구동모터(M)로 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따른 2층공기유동구조식 공조장치의 블로어 유니트에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

도 3a의 그래프에서 보이는 바와 같이, 차량의 공회전시에는 상하부 유로(33)(34)의 크기가 대략 같기 때문에 내/외기의 흡입량과 상부 유로(33)와 하부 유로(34)의 정압이 대략 같으므로 내/외기는 독립된 각각의 공기층(33)(34)(내기는 하부 유로(34), 외기는 상부 유로(33)를 통해 유동한다.

하지만, 차량의 주행중에는 도 3b에 도시한 바와 같이, 외기의 유입량이 내기의 유입량보다 많아지며, 이로써, 상부 유로(33)의 정압이 하부 유로(34)의 정압보다 낮아지고, 결과적으로 상/하부 유로(33)(34)의 정압차에 의해 내기가 외기층 인 상부 유로(33)로 누설된다.

따라서, 푸트/디프로스트 복합모드시 외기는 디프로스트 벤트(41)로 송풍되고, 내기는 푸트 벤트(40)로 송풍되어야 하지만, 습한 내기가 외기층인 상부 유로(33)에 유입되어 디프로스트 벤트(41)를 통해 토출되므로 성에제거 능력이 떨어진다.

또한, 내기가 누설되어 차량의 실내 온도가 낮아지므로 난방 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 내/외기가 독립 유로를 통하여 상하 2층으로 개별 송풍되는 경우 내기가 외기유로에 누설되지 않도록 하여 성에를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 자동차용 공조장치의 블로어 유니트를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 내기의 누설로 인한 난방 효율이 떨어지는 것을 막을 수 있도록 하려는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 공조장치의 블로어 유니트는, 스크롤 구조의 블로어 케이스와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 하측에 형성되는 하부 내기유로와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 상측에 상기 하부 내기유로보다 그 단면적이 작게 형성되는 상부 외기유로와; 상기 하부 내기유로와 상부 외기유로에 각각 설치되어 내기 및 외기를 상기 각각의 독립 된 유로를 통해 송풍하는 내/외기용 블로어 팬을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 공조장치의 블로어 유니트의 종단면도이며, 도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 블로어 유니트의 작동에 따른 내/외기의 풍량과 압력의 관계를 도시한 그래프이고, 도 6은 스크롤 확대각의 개념도이다.

본 발명에 따른 블로어 유니트는, 제 1케이스, 제 1케이스의 내부에 설치되는 제 2케이스 및 제 2케이스에 설치되는 블로어 팬으로 구성되는 것은 종래와 동일하며, 다만 제 2케이스의 구조가 신규한 것으로, 이하, 본 발명에 따른 신규한 구성을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제 1케이스(31)(도 1에 도시됨)의 내부에 설치된 제 2케이스(100)의 내부에는 구획벽(110)에 의해 상부 유로(120)와 하부 유로(130)가 상하로 구획되면서 공조장치 케이스(10)의 상하부 유로(12)(13)(도 1에 도시됨)와 각각 연통하도록 형성되며, 상하부 유로(120)(130)에는 외기용 블로어 팬(F1) 및 내기용 블로어 팬(F2)이 각각 장착되는데, 블로어 팬(F1)(F2)은 동일한 직경으로 이루어지며, 상부 유로(120)는 하부 유로(130)보다 스크롤 확대각이 작게 형성된다. 도 6에서 보이는 바와 같이, 확대각(θ)은 가상의 진원의 일점에서 이 진원과 일정 각도(θ)를 두고 점진적으로 확대되는 각도를 말하는 것으로, 정압과 풍량의 성능특성에 가장 영향을 끼치는 요인이다.

상부 유로(120)의 스크롤 확대각은 하부 유로(130)의 스크롤 확대각의

인 것이 바람직하다.

상하부 유로(120)(130)의 스크롤 확대각은 제 2케이스(100)가 블로어 팬(F1)(F2)의 회전중심을 중심으로 하여 좌우 비대칭으로 이루어지도록 형성된다. 다시 말하면, 블로어 팬(F1)(F2)의 회전축이 제 2케이스(100)에 편심되도록 설치되어 제 2케이스(100)가 회전축을 중심으로 하여 좌우 비대칭을 이루게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 2층 공기유동구조를 갖는 자동차용 공조장치의 블로어 유니트의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

차량의 공회전시 푸트/디프로스트 복합모드를 선택하면, 도 4에서 보이는 바와 같이, 내기용 블로어 팬(F2)의 회전력에 의해 내기가 하부 유로(130)에 유입되며, 동시에, 외기용 블로어 팬(F1)에 의해 외기가 상부 유로(120)에 유입되는데, 외기층인 상부 유로(120)가 내기층인 하부 유로(130)보다 작기 때문에 블로어 팬(F1)(F2)가 동일한 크기로 회전되어도 외기의 흡입량이 내기의 흡입량보다 많으며 상부 유로(120)의 정압이 하부 유로(130)의 정압보다 높다.

블로어 팬(F1)(F2)의 반경이 동일하며 블로어 팬(F1)(F2)의 회전력이 동일한 조건하에서 각 유로의 단면적의 크기에 따라 정압과 풍량의 관계가 달라짐을 알 수 있으며, 도 5a의 풍량과 정압과의 관계를 도시한 그래프에서 보이듯이, 스크롤 확대각이 작은 유로를 흐르는 유체의 풍량 및 정압은 상대적으로 스크롤 확대각이 큰 유로를 흐르는 유체의 풍량 및 정압보다 크다.

한편, 차량의 주행중 푸트/디프로스트 복합모드를 선택하면 공회전시와 마찬 가지로 각각의 블로어 팬(F1)(F2)에 의해 외기와 내기가 각각 상부 유로(120)와 하부 유로(130)에 유입되며, 도 5b에서 보이는 바와 같이, 외기의 정압이 정지시보다는 낮아지지만 내기(130)의 정압보다 여전히 높기 때문에 내기가 상부 유로(120)에 유입되지 않는다.

계속해서, 제 2케이스(100)에서 토출된 내/외기는 도 1에서 보이는 바와 같이, 공조장치 케이스(10)의 독립된 공기유로(13)(12)를 따라 유동하다가 외기는 디프로스트 벤트(41)를 통하여 유리창쪽에 토출되며, 내기는 푸트 벤트(40)를 통하여 차량 실내의 바닥쪽에 토출된다.

따라서, 외기층인 상부 유로(120)의 확대각을 내기층인 하부 유로(130) 보다 작게 하여 상부 유로(120)의 풍량 및 정압을 높게 함으로써 하부 유로(130)의 습한 공기가 상부 유로(120)로 침입할 수 없게 되어 성에제거능력 저하를 방지할 수 있다. 이때 상부 유로(120)의 공기가 하부 유로(130)로 침입할 수 있으나, 이는 성에 제거와는 무관하고, 단지 외기의 찬 공기가 유입됨으로써 난방성능저하에 영향을 미칠 수 있으나, 하부 유로(130)에 침입하는 찬 공기의 풍량이 전체 풍량에 비해 미미하므로 난방성능저하 또는 미비하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치의 블로어 유니트에 의하면, 푸트/디프로스트 복합모드시 내기가 혼합되지 않은 외기만으로 성에를 제거할 수 있으므로 성에제거성능을 향상할 수 있다.

그리고, 내기가 누설되지 않으므로 차량 실내의 난방효율을 높일 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스크롤 구조의 블로어 케이스와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 하측에 형성되는 하부 내기유로와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 상측에 형성되는 상부 외기유로와; 상기 하부 내기유로와 상부 외기유로에 각각 설치되어 내기 및 외기를 상기 각각의 독립된 유로로 송풍하는 동일한 직경의 내/외기용 블로어 팬을 포함하여 구성되는 자동차용 공조장치의 블로어 유니트에 있어서,

   상기 상부 외기유로의 스크롤 확대각은 상기 하부 내기유로의 스크롤 확대각보다 작은 것을 특징으로 하는 공조장치의 블로어 유니트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 외기유로의 스크롤 확대각은 상기 하부 내기유로의 스크롤 확대각의

   

   인 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치의 블로어 유니트.
3. 스크롤 구조의 블로어 케이스와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 하측에 형성되는 하부 내기유로와; 상기 블로어 케이스에 형성된 구획벽의 상측에 형성되는 상부 외기유로와; 상기 하부 내기유로와 상부 외기유로에 각각 설치되어 내기 및 외기를 상기 각각의 독립된 유로로 송풍하는 동일한 직경의 내/외기용 블로어 팬을 포함하여 구성되는 자동차용 공조장치의 블로어 유니트에 있어서,

   상기 상하부 유로의 스크롤 확대각은 상기 블로어 케이스가 상기 블로어 팬의 회전중심을 중심으로 하여 좌우 비대칭으로 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치의 블로어 유니트.

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