KR100809388B1

KR100809388B1 - 차량용 공기조화 장치

Info

Publication number: KR100809388B1
Application number: KR1020010076971A
Authority: KR
Inventors: 강성호; 나민균
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2008-03-07
Also published as: KR20030046739A

Abstract

본 발명에 따른 차량용 공기조화 장치는, 일측에 내,외기 입구가 각각 형성되고, 타측에 내,외기 입구와 연통되게 디프로스트 출구, 벤트 출구, 및 플로어 출구가 통공되어 이들에 각각 설치된 도어에 의해 개폐되는 케이스와, 내,외기 입구에 설치되어 내,외기를 케이스 내로 공급하는 송풍기와, 내,외기 입구의 후방에 설치되어 차량 실내를 냉방할 수 있도록 통과하는 공기를 저온상태로 열교환시키는 증발기와; 증발기의 후방에 설치되어 차량 실내를 난방할 수 있도록 통과하는 공기를 고온상태로 열교환시키는 히터 코어; 및 송풍기와 증발기 사이에 형성되어 내,외기 유로로 구획하는 분리벽에 설치되어, 내,외기 유로간의 압력차 발생시 외기가 내기 유로로 유입될 수 있도록 함으로써, 내,외기 유로간의 압력 상태를 평형으로 유지하는 압력평형 유지수단;을 구비한다.

Description

차량용 공기조화 장치{Air conditioner for vehicle}

도 1은 종래의 차량용 공기조화 장치를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 공기조화 장치를 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 압력평형 유지수단을 도시한 부분 사시도.

도 4는 압력평형 유지수단의 다른 예를 도시한 부분 분해사시도.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

21..케이스 22a..내기 입구

22b..외기 입구 23..분리벽

24a..내기 통로 24b..외기 통로

31..송풍기 32..증발기

33..히터코어 40,50..압력평형 유지수단

41..도어 42,51..탄성수단

43..연통로

본 발명은 차량용 공기조화 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 내,외기 이층 유동을 실현하는 공기조화 장치에 있어서, 내,외기 유로 사이의 압력평형을 유지할 수 있는 차량용 공기조화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 겨울철에 차량 실내를 난방할 때는 창문에 발생된 성애방지를 위하여 저습한 차가운 외기를 유입하기 때문에, 차량 실내의 온도를 낮추는 결과를 초래한다.

최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 차량의 상부에는 외기를 공급하고, 차량의 하부에는 내기를 순환시키는 내,외기 이층 유동을 실현할 수 있는 차량용 공기조화 장치가 채택되고 있다. 즉, 이 공기조화 장치는 상부로는 신선하고 저습한 외기를 공급함으로써, 유리창에 끼는 성애를 줄여 디포깅(defogging) 기능을 확보하는 동시에 탑승자에게 신선한 외부공기를 제공하는 한편, 하부로는 따뜻한 내기를 공급함으로써, 차량 실내의 난방성능을 높일 수 있는 차량용 공기조화 장치이다.

이러한 차량용 공기조화 장치의 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 차량용 공기조화 장치에는, 케이스(11)와, 이 케이스(11) 내에 순차적으로 설치되는 송풍기(12), 증발기(13), 및 히터코어(14)가 구비되어 있다.

케이스(11)의 일측에는 내기 입구(11a) 및 외기 입구(11b)가 각각 형성되어 있으며, 내측에는 분리벽(15)이 형성되어 내,외기 입구(11a)(11b)로부터 분리되어 도입된 내,외기가 분리된 상태로 각각 송풍기(12), 증발기(13), 및 히터코어(14)를 순차적으로 통과할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 케이스(11)의 타측에는 내,외기 입구(11a)(11b)와 연통되게 디프로스트(defrost) 출구(16), 벤트(vent) 출구(17) 및 플로어 출구(18)가 통공되어 있으며, 각 출구마다 도어(19)가 설치되어 선택적으로 개폐가능하게 되어 있다.

이러한 종래의 차량용 공기조화 장치는, 분리벽(15)이 고정되어 있으므로, 송풍기(12)에 의해 흡입된 내,외기의 비율이 동일 조건하에서 항상 일정하다. 그러나, 실제 운전시에는 각 출구측의 개폐상태, 송풍기(12) 하류측의 압력손실 변동, 주행중인 차량의 속도 변화 등의 여러 요인에 의하여, 실제로 흡입된 내,외기의 비율이 설계된 비율과는 차이가 난다. 즉, 내,외기 유로에서의 풍량이 달라지게 되며, 이에 따라 내,외기 유로 사이에 압력차가 발생하게 되는데, 이러한 압력차는 송풍기(12)를 구동시키는 모터(M)의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 원활한 공조를 구현할 수 없게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 관련기술로서, 일본특개공2000-296710호에 개시된 차량용 공기조화장치가 있다.

개시된 차량용 공기조화장치에는, 증발기 상류측 및/또는 증발기 하류측에 풍속제어 댐퍼와, 이 풍속제어 댐퍼를 구동시키는 모터가 설치되어 있으며, 내,외기 유로에 각각 풍속 센서가 설치되어 있다. 이 풍속 센서들로부터 감지된 정보는 제어부로 전달되며, 제어부에서는 모터를 구동시켜 풍속제어 댐퍼의 회동각도를 제어함으로써, 내,외기 유로에서의 풍량을 적절히 배분하고, 내,외기 유로 사이의 압력차를 줄이게 된다.

그러나, 상술한 차량용 공기조화 장치는, 내,외기 유로에 각각 풍속 센서를 설치하여야 하고, 풍속제어 댐퍼를 구동하기 위한 모터와, 이를 제어하기 위하여 제어부가 별도로 구비되어야 하므로, 작동 로직이 복잡해지고, 제조상 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압력평형 유지수단을 구비하여, 상기 내,외기 유로 사이의 압력차이가 발생하는 경우에 외기를 내기 유로로 유입시켜 내,외기 유로 사이의 압력평형을 유지시킴으로써, 원활한 공조 제어가 가능한 차량용 공기조화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 공기조화 장치는, 일측에 내,외기 입구가 각각 형성되고, 타측에 상기 내,외기 입구와 연통되게 디프로스트 출구, 벤트 출구, 및 플로어 출구가 통공되어 이들에 각각 설치된 도어에 의해 개폐되는 케이스와, 상기 내,외기 입구에 설치되어 내,외기를 상기 케이스 내로 공급하는 송풍기와, 상기 내,외기 입구의 후방에 설치되어 차량 실내를 냉방할 수 있도록 통과하는 공기를 저온상태로 열교환시키는 증발기와; 상기 증발기의 후방에 설치되어 차량 실내를 난방할 수 있도록 통과하는 공기를 고온상태로 열교환시키는 히터 코어; 및 상기 송풍기와 증발기 사이에 형성되어 내,외기 유로로 구획하는 분리벽에 설치되어, 상기 내,외기 유로간의 압력차 발생시 외기가 내기 유로로 유입될 수 있도록 함으로써, 상기 내,외기 유로간의 압력 상태를 평형으로 유지하는 압력평형 유지수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 압력평형 유지수단은, 일단부가 상기 케이스에 형성된 회동축과 회동가능하게 축결합되고 타단부가 자유단인 도어와, 상기 도어를 내기 유로측으로 탄성바이어스시키는 탄성수단을 구비하여 된 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 공기조화 장치가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 차량용 공기조화 장치는, 케이스(21)와, 상기 케이스(21) 내에 순차적으로 설치되는 송풍기(31), 증발기(32), 및 히터코어(33)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(21)에는, 도면을 기준으로, 좌측에 상하로 외기 입구(22b) 및 내기 입구(22a)가 각각 형성되어 있으며, 우측에 상기 내,외기 입구(22a)(22b)와 연통되는 디프로스트 출구(25), 벤트 출구(26), 및 플로어 출구(27)가 통공되어 형성되어 있다. 상기 각 출구(25)(26)(27)에는 각각 도어(28)가 설치되어 각각의 출구를 개폐함으로써, 다양한 공조 모드를 수행하게 된다.

상기 케이스(21)의 내부에는 이를 상하로 구획하는 분리벽(23)이 설치되어 있다. 상기 분리벽(23)에 의하여, 상기 케이스(21)의 상부에는 신선하고 저습한 외기가 유동하는 외기 유로(24b)가 형성되며, 하부에는 따뜻한 내기가 유동하는 내기 유로(24a)가 형성된다.

상기 송풍기(31)는 상기 내,외기 입구(22a)(22b)에 걸쳐 설치되어 내,외기를 케이스(21) 내로 공급한다. 상기 송풍기(31)에는 두 개의 송풍팬들(31a)(31b)이 장착되며, 송풍팬들(31a)(31b)은 내기 입구(22a) 및 외기 입구(22b)에 위치되는 것이 바람직하다.

상기 증발기(32)는 송풍기(31)의 후방에 내,외기 유로(24a)(24b)에 걸쳐 설치되어 있다. 상기 증발기(32)는 그 내부를 흐르는 냉매와 증발기(32)의 외부를 통과하는 공기 사이를 열교환시킴으로써, 공기를 저온상태로 만들어 차량 실내를 냉방하게 된다.

상기 히터코어(33)는 증발기(32)의 후방에 내,외기 유로(24a)(24b)에 걸쳐 설치된다. 상기 히터코어(33)는 그 내부에 흐르는 고온의 냉각수와, 히터코어(33)의 외부를 통과하는 공기 사이를 열교환시킴으로써, 공기를 고온상태로 만들어 차량 실내를 난방하게 된다.

상기 송풍기(31)와 증발기(32) 사이에는 압력평형 유지수단(40)이 구비되어 있다. 상기 압력평형 유지수단(40)은 도 3에 상세히 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 압력평형 유지수단(40)은, 상기 내,외기 유로(24a)(24b) 사이의 압력차를 없앰으로써, 내,외기 유로(24a)(24b) 사이의 압력평형을 유지하기 위한 것이다. 상기 압력평형 유지수단(40)은 도어(41)와, 상기 도어(41)를 일측으로 탄성바이어스시키는 탄성수단(42)을 구비한다.

한편, 상기 케이스(32) 내의 송풍기(31)와 증발기(32) 사이의 내,외기 유로(24a)(24b)를 구획하는 분리벽(23)에는 내,외기 유로(24a)(24b) 사이가 연통될 수 있도록 연통로(43)가 마련되어 있다. 상기 도어(41)는 상기와 같이 마련된 연통 로(43)에 회동가능하게 설치된다. 상기 도어(41)는 플레이트로 이루어지며, 상기 플레이트의 일단부에는 샤프트(41a)가 형성되어 있다. 상기 샤프트(41a)의 양단부에는 돌기가 각각 형성되어 있으며, 상기 돌기들은 상기 돌기들과 대응되게 분리벽(23)에 형성된 홈들에 삽입되어짐으로써, 상기 도어(41)가 분리벽(23)에 축결합되어진다. 도면에는 상기 도어(41)가 분리벽(23)에 출결합된 상태가 도시되어 있다. 한편, 이에 한정되지 않고, 도어의 샤프트의 양단부에 홈이 각각 형성되고, 분리벽에 홈들과 대응되는 돌기들이 형성됨으로써, 도어가 분리벽에 축결합될 수도 있다.

상기 도어(41)의 샤프트(41a)는, 내,외기 유동방향에 있어서 상류측, 즉 상기 연통로(43)의 좌측에 위치된 분리벽(23)의 단부와 축결합된다. 상기와 같이 도어(41)가 상기 분리벽(23)과 대략 동일 평면상에 놓임으로써, 상기 내,외기 유로(24a)(24b)로 유입되어 흐르는 내,외기의 유동 저항을 최소화할 수 있다.

상기 도어(41)의 자유단(41b)은 상기 연통로(43)의 우측에 위치된 분리벽(23)에 대응되는데, 상기 도어(41)의 자유단(41b)의 상면이 분리벽(23)의 하면과 접촉될 수 있도록 되어 있다. 따라서, 상기와 같이 설치됨에 따라, 상기 도어(41)가 회동축을 중심으로 회동할 때, 상기 도어(41)는 외기 유로(24b) 내로 진입될 수 없게 된다. 상기 연통로(43)의 우측에 위치한 분리벽(23)은 상기 도어(41)의 자유단(41b)이 외기 유로(24b) 내로 진입되지 못하게 하는 스토퍼의 기능을 하게 된다.

상기 도어(41)를 내기 유로(24a) 측으로 탄성바이어스시킴으로써, 상기 내, 외기 유로(24a)(24b) 사이를 밀폐하게 되는 탄성수단(42)은 상기 도어(41)의 자유단(41b)에 인접하게 설치된다. 상기 탄성수단(42)은 적어도 하나의 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 고정수단에 의하여 상기 코일 스프링의 일단부는 상기 케이스(21)의 상부 내측벽에 고정되고, 타단부는 상기 도어(41)의 자유단(41b)에 인접하게 고정된다. 상기 고정수단은 상기 케이스(21)의 내측벽 및 도어(41)의 자유단(41b)에 인접하게 형성되는 돌출부(44)로 이루어질 수 있다. 상기 돌출부(44)에는 관통공이 형성되며, 상기 관통공에는 상기 코일 스프링의 단부가 삽입고정된다. 상기 고정수단은 일예로서, 이에 한정되지는 않는다. 상기 도어(41)는 코일 스프링의 탄성력에 의하여 도어(41)의 자유단(41b)의 상면이 분리벽(23)의 하면과 접촉된 상태를 유지하며, 이에 따라 연통로(43)를 막게 된다. 상기 도어(41)는 상기 내기 유로(24a)와 외기 유로(24b) 사이의 압력차 발생여부에 따라 연통로(43)를 선택적으로 개폐시키게 된다.

따라서, 송풍기(31)와 증발기(32) 사이의 외기는, 내기 유로(24a)와 외기 유로(24b)의 압력차에 의해 도어(41)가 회동하게 되고, 이에 따라 연통로(43)가 개방되어, 내기 유로(24a)로 유입될 수 있는 반면, 내기는 외기 유로(24b)로 유입될 수 없게 된다. 그 결과, 상기 내기 유로(24a)와 외기 유로(24b) 사이에 압력평형을 이룰 수 있게 되며, 상기 연통로(43)가 개방되어 저습하며 차가운 외기가 내기 유로(24a)로 유입되어 혼합됨으로써, 다소 저습하며 따뜻한 공기를 차량 실내에 공급할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

도 4에는 압력평형 유지수단의 다른 예가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면 에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 압력평형 유지수단(50)에 있어서, 도어(41)를 내기 유로(24a) 측으로 탄성바이어스시키는 탄성수단(51)은 상기 도어(41)의 회동축, 즉 도어(41)의 샤프트(41a)의 양단부에 각각 형성된 돌기(41c)에 설치될 수도 있다. 상기 탄성수단(51)은 코일 스프링인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 코일 스프링의 중앙으로 상기 샤프트(41a)의 돌기(41c)가 삽입되고, 상기 코일 스프링의 축방향을 따라 절곡된 양단부 중에서 일단부는 도어(41)측에, 타단부는 분리벽(23)측에 각각 놓여지게 설치된다. 상기 코일 스프링이 감겨있는 방향은 상기 코일 스프링의 탄성력에 의하여 도어(41)의 자유단(41b)의 상면이 분리벽(23)의 하면에 접촉되어 연통로(43)를 막을 수 있도록 설정되어야 한다.

상기 압력평형 유지수단(40)(50)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

예를 들어, 차량 고속 주행 중 내외기 모드를 작동하게 되는 경우에는, 외기 유로(24b)의 압력이 급격히 상승하여 외기 유로(24b)에서의 압력이 내기 유로(24a)에서의 압력보다 높아지게 된다.

이때, 외기 유로(24b)의 압력이 도어(41)를 탄성바이어스하고 있는 탄성력보다 크게 되면, 그 차이만큼 도어(41)가 개방되고, 이에 따라 외기가 내기 유로(24a)로 유입됨으로써, 내,외기 유로(24a)(24b)에서의 각 압력이 동일해지게 된다. 즉, 내,외기 유로(24a)(24b) 사이에 압력평형이 유지될 수 있다. 이와 같이 내,외기 유로(24a)(24b) 사이에 압력평형이 이루어지게 되면, 상기 도어(41)는 다시 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀하게 되어 연통로(43)를 막게 되어, 외기가 내기 유로(24a)로 더 이상 유입되지 않게 된다. 반면, 내,외기 유로(24a)(24b)의 압력차가 작거나 없으면 도어(41)가 연통로(43)를 막음으로써, 내,외기가 혼합되지 않은 상태로 증발기(32) 및 히터코어(33)를 거쳐, 개방된 각 출구(25)(26)(27)를 통하여 실내로 공급된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공기조화 장치는, 압력평형 유지수단을 구비함으로써, 상기 내,외기 유로 사이의 압력차이가 발생하는 경우에 외기를 내기 유로로 유입시켜 내,외기 유로 사이의 압력평형을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 원활한 공조 제어가 가능해지는 효과가 있다.

게다가, 상기 연통로가 개방되어 저습하며 차가운 외기가 내기 유로로 유입되어 혼합되면, 다소 저습하며 따뜻한 공기를 차량 실내에 공급할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

일측에 내,외기 입구가 각각 형성되고, 타측에 상기 내,외기 입구와 연통되게 디프로스트 출구, 벤트 출구, 및 플로어 출구가 통공되어 이들에 각각 설치된 도어에 의해 개폐되는 케이스와,

상기 내,외기 입구에 설치되어 내,외기를 상기 케이스 내로 공급하는 송풍기와,

상기 내,외기 입구의 후방에 설치되어 차량 실내를 냉방할 수 있도록 통과하는 공기를 저온상태로 열교환시키는 증발기와;

상기 증발기의 후방에 설치되어 차량 실내를 난방할 수 있도록 통과하는 공기를 고온상태로 열교환시키는 히터 코어; 및

상기 송풍기와 증발기 사이에 형성되어 내,외기 유로로 구획하는 분리벽에 설치되어, 상기 내,외기 유로간의 압력차 발생시 외기가 내기 유로로 유입될 수 있도록 함으로써, 상기 내,외기 유로간의 압력 상태를 평형으로 유지하는 압력평형 유지수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화 장치.
제 1항에 있어서,

상기 압력평형 유지수단은, 일단부가 상기 케이스에 형성된 회동축과 회동가능하게 축결합되고 타단부가 자유단인 도어와, 상기 도어를 내기 유로측으로 탄성바이어스시키는 탄성수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화 장치.
제 2항에 있어서,

상기 탄성수단은 상기 도어의 자유단측에 설치되는 스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화 장치.
제 2항에 있어서,

상기 탄성수단은 상기 도어의 회동축에 설치되는 스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화 장치.
제 2항에 있어서,

상기 압력평형유지수단의 도어의 자유단에 인접하는 상기 분리벽은 상기 압력평형유지수단의 도어의 자유단이 외기 유로측으로 회동되는 것을 방지하기 위한 스토퍼인 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화 장치.