KR100747899B1 - 차량의 공조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량에서 히터 코어와 보조 히터의 구성을 개선하여 열효율을 개선하도록 하는 차량의 공조 장치에 관한 것으로서, 차량의 공조 장치를 통해 냉기 또는 온기가 공급되는 과정의 진행 도중 공조 장치의 내부에서 공기의 흐름을 차단하는 구성 요소가 없도록 하되, 에어 공급부의 테두리에, 롤러에 지지되며, 그 롤러에 의해 슬라이드 회전 작동하는 필름 도어가 송풍 모드의 설정에 따라 일정 모드 위치에 상기 필름 도어의 개방부가 위치되도록 하여 상기 에어 공급부로부터 송풍되는 공기가 필름 도어의 개방부를 통해 토출될 수 있도록 함으로써, 열량 및 풍량의 손실이 없고, 각 코어의 크기를 자유롭게 설정하여 차량의 특성에 맞게 코어의 크기를 선정할 수 있으며, 온도 제어 및 고객 요구 모드별 온도를 가지는 풍량을 용이하게 제공할 수 있어 공조 장치의 효율을 상승시킬 수 있는 차량의 공조 장치에 관한 것이다.
차량, 공조 장치,

Description

차량의 공조 장치{An air conditioner in hybrid type vehicle}
도 1a는 본 발명에 의한 차량의 공조 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 1b는 본 발명에서 사용하는 제 1 댐퍼의 구성을 나타내는 사시도.
도 1c는 본 발명에서 사용하는 제 1 롤러와 필름 도어의 구성을 나타내는 사시도.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 냉기 공급 모드 시의 동작을 나타내는 단면도.
도 3a 및 도 3b 및 도 4는 본 발명의 온기 공급 모드 시의 동작을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 이슬 제거 모드 시의 동작을 나타내는 단면도..
-도면의 주요부분에 대한 부호설명-
10 : 히터 케이스 20 : 에어 공급부
30a, 40a, 50a : 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼
30b, 40b, 50b : 제 1 , 제 2 및 제 3 에어홀
본 발명은 차량 공조 장치에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 차량에서 공기의 흐름 도중 공기의 흐름을 저해하는 구성요소가 없도록 히터 코어와 보조 히터의 구성을 개선하여 열효율을 개선하도록 하는 차량의 공조 장치에 관한 것이다.
차량의 난방 장치는 엔진에서 나오는 고온의 냉각수가 히터 코어를 지나 다시 엔진으로 순환하는 도중 히터 코어를 통과하는 공기를 히터 코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환하며 고온으로 상승되도록 하고, 이때 얻어진 고온의 공기를 차량의 실내로 공급하여 차량 내부를 난방하는 것이다.
상기와 같은 난방 장치는 엔진에 의해 차량의 냉각수 온도가 충분히 가열된 상태를 전제로 한다.
하이브리드 차량의 경우 일반 차량보다 엔진 동작량이 적어 차량의 냉각수 온도를 상승시키기 위해 많은 시간이 소모되므로, PTC(Positive temperature coefficient device) 소자와 같이 전기를 이용하여 열을 발생시키는 소자를 이용한 보조 히터가 추가로 설치하였다.
하이브리드 차량의 경우 엔진의 구동 시간이 적기 때문에 PTC 소자를 사용하는 보조 히터(이하 보조 히터)의 사용 빈도가 많아지게 되므로, 히터 코어와 보조 히터의 효율을 증대시키기 위한 구성을 필요로 하였다. 그런데 종래의 공조 장치는 히터 코어와 PTC 코어가 병렬로 구성되어 있어 풍량 손실이 높고, 상기 PTC 코어의 장착 면적이 좁아 용량 증대가 어려우며, 각 부품의 사용 특성과 상관없이 공기가 PTC 코어, 히터 코어, 에바포레이터(EVAPORATOR)를 차례로 경유하게 되어 온도 손실, 공기 흐름 효율의 저하를 가져오는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하이브리드 차량에서 공기의 흐름 도중 공기의 흐름을 저해하는 구성요소가 없도록 히터 코어와 보조 히터의 구성을 개선하여 열효율을 개선하도록 하는 차량의 공조 장치 를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명 차량의 공조 장치는 히터 케이스와;
상기 히터 케이스의 내부 중앙부분에 설치되어 블로워로부터 공급되는 공기의 유로 기능을 하는 에어 공급부와;
상기 에어 공급부의 테두리에, 제1, 제2 및 제3 롤러에 지지되는 동시에 상기 제1, 제2 및 제3 롤러에 의해 슬라이드 회전 작동하며, 이를 통해 상기 에어 공급부에서 공급되는 공기를 선택적으로 개폐할 수 있도록 개방부가 소정 부위에 형성된 필름 도어와;
상기 에어 공급부의 외부 모서리 부위와 히터 케이스 사이의 통로에 축고정되어 자체 회전에 의해 에어 공급부에서 공급되는 공기를 선택적으로 개폐할 수 있도록 하는 제1, 제2 및 제3 댐퍼와;
상기 에어 공급부의 공기가 필름 도어를 거쳐 공급되며, 상기 제1, 제2 및 제3 댐퍼 사이에 형성되는 에바포레이터, 히터 코어 및 보조 히터와;
설정된 송풍 모드의 공급 방향으로 공기가 선택적으로 공급되도록 개폐하는 제1, 제2 및 제3 케이스 도어와;
상기 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러의 회전 구동에 의한 필름 도어 개방부의 선택적인 위치 선정과, 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼의 회전 구동 및 상기 제1, 제2 및 제3 케이스 도어의 개폐 작동에 대한 제어를 수행하는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
삭제
상술한 바와 같은 구성에 의해 차량의 엔진의 가동 시간이 적어 냉각수의 온도가 적정 수준에 오르지 않은 경우에는 PTC 소자를 사용하는 보조 히터를 사용하여 차량 탑승자에게 온기를 제공할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명에 의한 차량의 공조 장치의 일실시예의 구성을 나타내는 단면도로서 그 구성을 설명하면 다음과 같다.
대략 원통형으로 형성되어 있는 히터 케이스(10)의 중심 부위에는 삼각형 형태로 형성된 에어 공급부(20)가 설치되어 있고, 상기 에어 공급부(20)의 테두리에, 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러(22a, 24a, 26a)에 지지되며, 상기 에어 공급부(20)에서 공급되는 공기를 선택적으로 개폐할 수 있도록 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러(22a, 24a, 26a)에 의해 슬라이드 회전 작동하는 필름 도어(25)가 설치되어 있으며, 그 필름 도어(25)의 외측, 즉 에어 공급부(20)의 각 변에 에바포레이터(1), 히터 코어(2),보조 히터(3)가 설치되어 있고, 상기 에어 공급부(20)의 외부 모서리 부위와 히터 케이스(10) 사이에는 원통 형태의 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)가 상기 외부 모서리 부위와 히터 케이스(10) 사이의 통로를 차단하도록 각각 설치되어 있다. 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 모터 구동 방식으로 이루어진 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)는 원통 형태이지만, 중간 부위에는 에어홀(30b, 40b, 50b)이 중심축에 대하여 수직으로 형성되어 있어, 댐퍼의 회전 위치에 따라 에어홀(30b, 40b, 50b)을 통한 공기의 이동이 가능하도록 한다.
도 1b는 제 1 댐퍼의 구성을 나타내는 사시도로서, 제 2 댐퍼와 제 3 댐퍼의 구성도 제 1 댐퍼와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
삼각형 형태로 형성되어 있는 에어 공급부(20)의 각 변에는 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 필름 형태의 박막으로 이루어져 있으며, 소정 부위에 개방부(25a)가 위치한 필름 도어(25)가 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러(22a, 24a, 26a)에 감겨 지지되어 있으며, 상기 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러(22a, 24a, 26a)의 회전 구동에 의해 상기 필름 도어(25)가 슬라이드 회전 가능하도록 설치되어 있어, 차량의 블로워(미도시)에서 송풍되는 공기를 송풍 모드의 설정에 따라 일정 모드 위치에 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 선택적으로 위치되고, 이에 따라 상기 개방부(25a)를 통해 필요로 하는 토출구로 공기가 공급될 수 있도록 한다.
따라서, 에어 공급부(20)에 설치되어 있는 필름 도어(25)의 개방부(25a) 위치에 따라 상기 에어 공급부(20)의 각변에 설치되어 있는 에바포레이터(1), 히터 코어(2),보조 히터(3)를 통해 차량의 블로워에서 유입된 공기가 배출된 후, 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)에 형성되어 있는 제 1 , 제 2 및 제 3 에어홀(30b, 40b, 50b)을 통과하고 필요에 따라 선별적으로 개방되어 있는 제 1 , 제 2 및 제 3 케이스 도어(60a, 60b, 60c)를 통해 차량의 실내로 공급된다. 이때, 상기 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러(22a, 24a, 26a)의 회전 구동에 의한 필름 도어(25) 개방부(25a)의 선택적인 위치 선정과, 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)의 회전 구동 및 상기 제1, 제2 및 제3 케이스 도어(60a, 60b, 60c)의 개폐 작동은 컨트롤러(미도시)에 의해 제어되는 것은 당연하다.
상술한 바와 같은 실시예의 에어 공급 모드에 따른 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.
차량 공조 장치의 동작 모드는 환기 모드, 난방 모드, 냉방 모드로 구분되고, 각각의 공급 모드는 운전자가 필요로 하는 공급 방향 즉, 운전자의 하체 공급, 운전자의 상체 공급, 윈도우 공급과 같이 공급 방향을 설정할 수 있다.
냉방 공급 모드로 설정되었을 때 다음과 같이 공급된다.
냉방 모드로 설정되고 운전자의 하체 부위로 공기가 공급되는 경우에는, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 에어 공급부(20)의 제 1 롤러(22a)의 회전에 의해 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 냉방 모드쪽으로 개방되면 에어 공급부(20)에서 방출되는 공기는 상기 개방부(25a)를 통해 에바포레이터(1)를 통과하게 된다.
이때 제 1 케이스 도어(60a)와 제 3 케이스 도어(60c)가 폐쇄되도록 한 후 제 2 케이스 도어(60b)가 개방되도록 하고, 제 1 및 제 3 댐퍼(30a, 50a)는 에어홀(30b, 50b)이 폐쇄되도록 하면 에바포레이터(1)를 통과한 공기는 제 2 댐퍼(40a)의 에어홀(40b)을 통과한 후, 제 2 케이스 도어(60b)를 통하여 운전자의 하체 측을 향하여 공급된다.
이때 공급 방향의 변화는 제 1 , 제 2 및 제 3 케이스 도어(60a, 60b, 60c)와 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)의 선별적인 회전에 의해 변화될 수 있다.
따라서, 운전자의 상체 부위로 냉기를 공급하는 경우에는 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 제 1 케이스 도어(60a)가 개방되도록 하고, 제 2 및 제 3 케이스 도어(60b, 60c)는 폐쇄되도록 하며 제 1 댐퍼(30a)와 제 2 댐퍼(40a)의 에어홀(30b, 40b)이 폐쇄되도록 회전시켜 에바포레이터(1)를 통과한 공기가 제 1 케이스 도어(60a)를 통해 공급되도록 한다.
또한, 이슬 제거 모드인 경우에는 차량의 윈도우 글라스 측으로 공기를 공급할 수 잇도록 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이 제 3 케이스 도어(60c)는 개방되도록 하고, 제 1 및 제 2 케이스 도어(60a, 60b)는 폐쇄되도록 한 후, 제 1 댐퍼(30a)의 에어홀(30b)을 개방되는 방향으로 회전시키고 제 2 및 제 3 댐퍼(40a, 50a)의 에어홀(40b, 50b)이 폐쇄되는 방향으로 회전되도록 한다.
난방 모드로 설정되어 있는 경우에는 다음과 같이 두가지 설정 모드로 구분된다. 즉, 차량의 엔진 동작에 의해 엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승되어 있는 경우와 그렇지 않은 경우로 구분된다.
엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승되지 않은 상태에서 보조 히터의 동작을 필요로 하므로 에어 공급부(20)에서 공급되는 공기가 보조 히터(3)를 통과하도록 하고, 엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승된 상태에서는 히터 코어(2)만을 통과하도록 한다.
운전자의 하체측으로 온기를 공급하는 경우에는 다음과 같이 동작한다.
냉각수의 온도가 충분히 상승되지 않은 상태인 경우에는 보조 히터(3)에 전원을 인가하여 동작이 이루어지도록 하는 상태에서, 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 에어 공급부(20)의 제 2 롤러(24a)와 제 3 롤러(26a)의 회전 동작에 의해 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 히터 코어(2) 및 보조 히터(3)에 걸쳐 개방되도록 하여 공기가 히터 코어(2)와 보조 히터(3)를 각각 통과하도록 한다.
이때 제 1 케이스 도어(60a)와 제 3 케이스 도어(60c)는 폐쇄되도록 하고, 제 2 케이스 도어(60b)가 개방되도록 한 후, 제 1 및 제 2 댐퍼(30a, 40a)의 에어홀(30b, 40b)이 폐쇄되도록 하면 보조 히터(3)를 통과하며 가열된 공기는 제 3 댐퍼(50a)의 에어홀(50b)을 통해 제 2 케이스 도어(60b)측으로 이동한다. 또한, 히터 코어(2)를 통과하며 가열된 공기는 보조 히터(3)를 통과한 공기와 합류된 후 제 2 케이스 도어(60b)를 통해 공급된다.
엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승된 상태에서는 운전자의 하체측을 향하여 온기를 공급하도록 하기 위해서는 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 동작하게 된다.
즉, 제 2 롤러(24a)의 회전 동작에 의해 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 히터 코어(2)쪽으로 개방되도록 하여 공기가 히터 코어(2)를 통과하도록 한다. 이때 제 1 케이스 도어(60a)와 제 3 케이스 도어(60c)는 폐쇄되도록 하고, 제 2 케이스 도어(60b)가 개방되도록 하면, 제 1 , 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)는 에어홀(30b, 40b, 50b)이 폐쇄되도록 회전하면 히터 코어(2)를 통과하며 가열된 공기가 제 2 케이스 도어(60b)를 통해 공급된다.
운전자의 상체 측으로 온기를 공급하는 경우에는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 동작한다.
냉각수의 온도가 충분히 상승되어 있는 상태인 경우, 제 1 롤러(22a)와 제 3 롤러(26a)의 회전 동작에 의해 에어 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 히터 코어(2)쪽으로 개방되도록 하여 공기가 히터 코어(2)를 통과하도록 한다.
이때 제 2 케이스 도어(60b)와 제 3 케이스 도어(60c)는 폐쇄되도록 하고, 제 1 케이스 도어(60a)가 개방되도록 한 후, 제 2 댐퍼(40a)의 에어홀(40b)이 개방되도록 하면, 히터 코어(2)를 통과하며 가열된 공기는 제 2 댐퍼(40a)의 에어홀(40b)을 통과하여 제 1 케이스 도어(60a)측으로 이동한다.
이때 냉각수의 온도가 충분히 상승되지 않은 상태라면 공급되는 공기가 보조 히터(3)를 통과하도록 한 후, 히터 코어(2)를 통과하며 가열된 공기와 합쳐지도록 3 댐퍼(50a)의 에어홀(50b)을 개방시키도록 한다.
엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승되어 있지 않은 상태에서 윈도우 글라스의 이슬 제거 모드로 동작하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 동작하도록 한다.
즉, 제 2 롤러(24a)와 제 3 롤러(26a)가 회전 동작하여 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 히터 코어(2) 및 보조 히터(3)에 걸쳐 개방되도록 하여 공기가 히터 코어(2)와 보조 히터(3)를 통과하도록 한다. 이때 제 1 케이스 도어(60a)와 제 2 케이스 도어(60b)는 폐쇄되도록 하고 제 3 케이스 도어(60c)가 개방되도록 한 후, 제 1 댐퍼(30a)와 제 2 댐퍼(40a)의 에어홀(30b, 40b)은 폐쇄되도록 하고 제 3 댐퍼(50a)의 에어홀(50b)이 개방되도록 회전하면 히터 코어(2)와 보조 히터(3)를 통과하며 가열된 공기가 제 3 케이스 도어(60c)를 통해 공급된다.
이때 엔진 냉각수의 온도가 충분히 상승된 상태라면 필름 도어(25)의 개방부(25a)가 히터 코어(2)쪽으로 개방되도록 하여 그 히터 코어(2)를 통과하며 가열된 공기가 제 3 케이스 도어(60c)를 통해 공급되도록 한다.
상술한 바와 같이, 원통형으로 형성되어 있는 히터 케이스(10)의 중심분에 에어 공급부(20)가 위치되어 있고, 그 에어 공급부(20)에서 공급되는 공기는 필름 도어(25)의 개방부(25a)와, 제 1,제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)의 회전에 따라 필요로 하는 곳으로 냉기 또는 온기로 공급될 수 있다.
또한, 하이브리드 차량은 엔진 가동 시간이 일반적인 차량보다 상대적으로 적어지기 때문에 적절한 공기를 공급하기 위해서는 높은 효율의 공기 제어가 필요로 하게 되고, 이때 필름 도어(25)의 개방부(25a)와, 제 1,제 2 및 제 3 댐퍼(30a, 40a, 50a)를 통해 배출되는 공기가 제 1 , 제 2 및 제 3 케이스 도어(60a, 60b, 60c)를 통하여 필요로 하는 곳으로 공급되는 과정의 진행 도중, 공기의 흐름을 차단하는 구성 요소가 없어 고효율의 공조 효과를 얻을 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 차량의 공조 장치를 통해 냉기 또는 온기가 공급되는 과정의 진행 도중 공기의 흐름을 차단하는 구성 요소가 없어 열량 및 풍량의 손실이 없고, 각 코어의 크기를 자유롭게 설정하여 차량의 특성에 맞게 코어의 크기를 선정할 수 있으며, 온도 제어 및 고객 요구 모드별 온도를 가지는 풍량을 용이하게 제공할 수 있어 공조 장치의 효율을 상승시킬 수 있다. 또한, 엔진의 동작량이 상대적으로 적은 하이브리드 차량의 공조 장치의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 히터 케이스와;
    상기 히터 케이스의 내부 중앙부분에 설치되어 블로워로부터 공급되는 공기의 유로 기능을 하는 에어 공급부와;
    상기 에어 공급부의 테두리에, 제1, 제2 및 제3 롤러에 지지되는 동시에 상기 제1, 제2 및 제3 롤러에 의해 슬라이드 회전 작동하며, 이를 통해 상기 에어 공급부에서 공급되는 공기를 선택적으로 개폐할 수 있도록 개방부가 소정 부위에 형성된 필름 도어와;
    상기 에어 공급부의 외부 모서리 부위와 히터 케이스 사이의 통로에 축고정되어 자체 회전에 의해 에어 공급부에서 공급되는 공기를 선택적으로 개폐할 수 있도록 하는 제1, 제2 및 제3 댐퍼와;
    상기 에어 공급부의 공기가 필름 도어를 거쳐 공급되며, 상기 제1, 제2 및 제3 댐퍼 사이에 형성되는 에바포레이터, 히터 코어 및 보조 히터와;
    설정된 송풍 모드의 공급 방향으로 공기가 선택적으로 공급되도록 개폐하는 제1, 제2 및 제3 케이스 도어와;
    상기 제 1 , 제 2 및 제 3 롤러의 회전 구동에 의한 필름 도어 개방부의 선택적인 위치 선정과, 제 1, 제 2 및 제 3 댐퍼의 회전 구동 및 상기 제1, 제2 및 제3 케이스 도어의 개폐 작동에 대한 제어를 수행하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 , 제 2 및 제 3 댐퍼의 중간부에는 중심축에 대하여 수직으로 에어홀이 각각 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 , 제 2 및 제 3 댐퍼의 회전축에는 댐퍼를 회전시키는 모터가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 장치.
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