KR100853174B1 - 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 이층기류 공급을 위한 공기조화 장치는 내외기가 공급되는 적어도 두 개의 공기 유입통로들과, 상기 공기 유입통로들과 연통되는 주통로와, 이 주통로와 연통되는 디프로스트 통로, 밴트통로, 플로어 통로를 포함하는 복수개의 분배통로들이 형성된 케이스와, 상기 케이스의 주통로 상에 설치되는 냉방용 열교환기와, 상기 냉방용 열교환기와 소정간격 이격되게 설치되는 난방용 열교환기와, 상기 난방용 열교환기로의 공기 흐름을 단속하는 템프도어와, 상기 난방용 열교환기에 의해 구획되며 냉방용 열교환기를 통과한 공기를 바이패스 시키는 제1바이패스 통로와 난방용 열교환기를 통과하여 밴트통로와 디프로스트 통로로 바이패스시키는 제2 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 믹싱도어와, 상기 난방용 열교환기의 하류측에 설치된 플로어 통로에 설치되어 플로어 통로를 선택적으로 개폐하며 난방용 열교환기를 통과한 공기가 제2바이패스 통로로 흐르도록 격벽 역할을 하는 플로어 도어를 포함한다.

Description

이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치{Air conditioner for supplying two layer air flowing}

도 1은 종래 이층기류 공급을 위한 공조 유니트를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치의 단면도,

도 3는 본 발명에 따른 이층기류 공급을 위한 공기 조화장치의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 4 내지 도 8는 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치의 작동상태를 도시한 단면도.

본 발명은 자동차용 공기조화 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 증발기와 히터 코어를 통과하는 모드 도어의 구성이 개선된 이층기류 공급을 위한 공기조화 장치에 관한 것이다.

자동차용 공기 조화 장치는 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 냉방시스템은 압축기의 구동에 의하여 토출되는 열교환매체가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기 를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기와 실내외기와의 열교환에 의하여 자동차의 실내를 냉방하도록 구성되며, 한편 난방시스템은 냉각수를 히터 코어로 유입시켜 실내외기와 열교환시킴으로써 자동차의 실내를 난방하도록 구성된다.

최근에는 자동차의 상부에는 외기를 공급하고, 하부에는 내기를 순환시키는 내외기 이층 유동을 실현하여서, 창유리에는 디프로스트 출구를 통하여 외기의 온풍을 공급하여 성에를 줄임으로써 디포깅(defogging) 성능을 확보함과 동시에 탑승자의 발밑에는 플로어 출구를 통하여 내기의 온풍을 공급하여 차실내 난방성능을 향상시킬 수 있는 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치가 개발되었다.

일본 공개 번호 평 10-109520호에는 이러한 자동차용 공조장치의 일예가 개시되어 있다. 개시된 자동차용 공기조화 장치는 가열량이 최대가 되는 위치에서 온도 조정수단이 조작되는 최대 난방상태가 설정될 때에는 적어도 공조공기 통로를 내기가 흐르는 제1공기통로와 외기가 흐르는 제2공기통로로 구획하여 형성하고, 상기 제1공기통로를 풋(foot) 개구부에 연통시킴과 동시에 제2공기통로를 디프로스트 개구에 연통시킨다. 그리고 각 통로를 제어하기 위한 모드 도어는 판상으로 이루어져 있으며, 히터코어와 증발기의 사이에는 두 개의 템프도어가 설치되는데, 이 템프도어 또한 일측을 힌지점으로 하여 회동되는 판상의 도어로 이루어져 있다. 상기와 같은 도어들은 그 힌지축이 일측에 형성되어 있으므로 도어의 회동에 따른 점유 공간이 넓어 공기조화 장치가 커지는 문제점이 있다.

공개 특허공보 2000-43543호에는 차량용 공조 장치가 개시되어 있다. 개시된 차량용 공조장치는 난방용 열교환기를 바이패스 한 냉풍통로의 개도를 조정한 냉 풍측 에어 믹스도어와 난방용 열교환기를 통과한 온풍통로의 개도에 이를 조정한 온풍측 에어 믹스도어가 설치되고, 이 양 에어 믹스도어중 적어도 온풍측 에어 믹스도어가 도어 폭방향으로 중간부에 회전축을 갖는 버터 플라이 도어로 이루어진다. 그리고 상기 모드도어는 일측에 힌지축이 설치된 판상의 도어로 이루어져 있으므로 상술한 도어 설치공간이 넓어지는 근본적인 문제점을 해결할 수 없다.

도 1에는 일본특허공개번호 평10-338019호에 개시된 차량용 공조장치(20)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 공조장치(20)는 케이스(21)와, 상기 케이스(21)내에 공기를 냉각하는 증발기(22)와, 상기 케이스(21)내에 공기를 가열하는 히터 코어(23)와, 상기 증발기(22)와 히터 코어(23) 사이에 설치되는 에어 도어(24)와, 보조 도어(25)와, 상기 히터 코어(23)의 출구측에 설치되는 온풍 바이패스 도어(26)를 포함한다.

이층류 모드시에는 상기 에어 도어(24)와 보조 도어(25)가 실선으로 표시한 방향으로 회동하여서 내기가 흐르는 제1 공기통로(27)와, 외기가 흐르는 제2 공기통로(28)를 구획하고, 상기 제1 공기통로(27)는 플로어 출구(29a)(29b)에 연통되고, 상기 제2 공기통로(28)는 디프로스트 출구(29c)에 연통되어 디포깅 및 차실내를 난방하게 된다.

그런데, 상기 공조장치(20)는 에어 도어(24)와 보조 도어(25)의 회동공간을 확보하기 위해서 상기 도어(24)(25)들의 단부와 증발기(22) 사이에 간격이 필요하게 된다. 이러한 간격의 확보는 케이스(21)의 상부 및 하부의 압력차이를 발생시켜 서 포깅(fogging) 현상이 발생하게 된다. 또한, 상기 에어 및 보조 도어(24)(25)가 동시에 회동하게 되어서, 상기 에어 도어(24)의 작동 범위가 한정되어 증발기(22)의 출구측 풍량이 적게 되며, 상기 에어 및 보조 도어(24)(25)가 상호 간섭이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도어의 설치에 따른 점유공간을 줄일 수 있으며, 모드 조정을 위한 도어의 수를 줄일 수 있는 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 모드조정을 도어가 격벽의 역할과 기류의 가이드 역할을 할 수 있도록 된 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치는,

내외기가 공급되는 적어도 두 개의 공기 유입통로들과, 상기 공기 유입통로들과 연통되는 주통로와, 이 주통로와 연통되는 디프로스트 통로, 밴트통로, 플로어 통로를 포함하는 복수개의 분배통로들이 형성된 케이스와,

상기 케이스의 주통로 상에 설치되는 냉방용 열교환기와, 상기 냉방용 열교환기와 소정간격 이격되게 설치되는 난방용 열교환기와,

상기 난방용 열교환기로의 공기 흐름을 단속하는 템프도어와, 상기 난방용 열교환기에 의해 구획되며 냉방용 열교환기를 통과한 공기를 바이패스 시키는 제1 바이패스 통로와 난방용 열교환기를 통과하여 밴트통로와 디프로스트 통로로 바이패스시키는 제2 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 믹싱도어와,

상기 난방용 열교환기의 하류측에 설치된 플로어 통로에 설치되어 플로어 통로를 선택적으로 개폐하며 난방용 열교환기를 통과한 공기가 제2바이패스 통로로 흐르도록 격벽 역할을 하는 플로어 도어를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 템프도어는 회전중심이 도어의 중앙부 축선상에 위치된 버터 플라이 도어를 사용함이 바람직하며, 상기 플로어 도어는 도어판부재와, 상기 도어판부재의 중앙부의 수직축선상에 설치되는 회전축과, 상기 도어판부재의 중앙부로부터 법선 방향으로 연장되는 격벽판부재를 포함한다.

상기 믹싱도어는 슬라이딩 도어로 이루어질 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명에 따른 이층 기류 공급을 위한 공기조화 장치의 일예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 상기 공기 조화 장치는 케이스(30)를 구비하는데, 이 케이스(30)에는 송풍기로부터 송풍된 내기와 외기가 선택적으로 공급되는 제1,2공기유입통로(31)(32)가 형성되고, 이들과 연통되는 주통로(33)가 형성된다. 상기 케이스(30)에 형성된 제1,2공기 유입통로(31)(32)에는 격벽에 의하여 구획되어 있으며, 내외기 이층류 모드시에는 상기 제1 공기유입통로(31)로는 외기가 유입되고, 제2 공기 유입통로(32)는 내기가 유입된다.

상기 제1,2공기 유입통로(31)(32)와 대응되는 케이스(30)의 상부측과 후부측에는 열교환이 이루어진 공기를 자동차 실내의 각 부위로 공급하기 위한 디프로스트 통로(34), 밴트통로(35) 및 플로어 통로(36)가 형성된다. 상기 플로어 통로(36)는 후술하는 난방용 열교환기와 대응되는 케이스(30)의 후부측에 형성함이 바람직하다.

한편, 상기 케이스(30)의 주통로(33)의 상류측에는 제1,2 공기유입통로(31)(32)로 유입되는 공기를 냉각시키기 위한 냉방용 열교환기(100)가 설치된다. 이 냉각용 열교환기(100)은 자동차용 에어컨 시스템를 구성하는 증발기로 이루어진다. 그리고 상기 케이스(30)의 내부에는 상기 냉방용 열교환기(100)와 소정간격 이격되도록 난방용 열교환기(200)이 설치되는데, 이 난방용 열교환기(200)는 주통로(33)의 후부측에 상기 플로어 통로(36)과 대응되게 설치되어 상기 냉방용 열교환기(100)를 통과한 공기를 바이패스 시키는 제1바이패스 통로(37)와 난방용 열교환기(200)를 통과한 공기를 밴트통로(35) 또는 디프로스트 통로(34)로 바이패스 시키기 위한 제2바이패스 통로(38)를 형성하게 된다.

한편, 케이스(30)에는 각 통로로의 공기 흐름을 단속하는 도어수단(40)이 설치되는데, 도어수단(40)을 설명하면 다음과 같다. 상기 냉방용 열교환기(100)와 난방용 열교환기(200)사이의 난방용 열교환기 입구측에는 템프도어(41)가 설치된다. 이 템프도어(41)는 그 회전축(41)이 도어본체(41b)의 폭방향 중심에 위치되는 버터 플라이 도어로 이루어진다. 상기 난방용 열교환기의 상단부측에는 믹싱도어(42)가 회동 가능하게 설치되는데, 이 믹싱도어(42)는 회동되어 제1,2바이패스(37)(38)를 개폐하게 된다. 여기에서 상기 믹싱도어의 다른 실시예로는 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이딩 도어(50)로 이루어질 수 있는데, 이 슬라이딩 도어(50)는 제1바이패스 통로(37)와 제2바이패스 통로(38)를 왕복 이송할 수 있도록 케이스(30)에 가이드 레일(51)이 설치된다. 이 슬라이딩 도어(50)는 구동부(52)에 의해 구동되는데, 이 구동부(52)는 상기 슬라이딩 도어(52)에 이동 방향으로 형성된 랙(52a)과, 이 랙(52a)과 치합되며 모터(미도시)에 의해 구동되는 피니언(52b)을 포함한다.

그리고 상기 디프로스트 통로(34)와 밴트통로(35)에는 각각 판상의 디프로스트 도어(43)와 밴트도어(44)가 설치된다. 그리고 상기 플로어 통로(36)의 입구측에는 공기의 흐름을 단속하는 플로어 도어(45)가 설치되는데, 이 플로어 도어(45)는 도어판부재(45a)과 이 도어 판부재(45a)의 폭방향 중심의 수직축선상에 설치되는 회전축(45b)과 상기 도어판부재(45a)의 중앙부로부터 법선 방향으로 연장되는 격벽판부재(45c)를 구비한다. 상기 플로어 도어(45)는 상술한 실시예에 한정되지 않고, 플로어 통로의 개폐 및 격벽의 역할을 수행할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하며, 상기 믹싱도어(42)(50)는 제1,2바이패스통로를 선택적으로 개폐할 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 필름도어로 이루어질 수 있다. 미설명 부호 39는 격벽이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이층 기류 공급을 위한 공기조화 장치의 작용을 모드 별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 디프로스트- 플로어모드로서 내외기 이층류를 이용한 난방모드를 나타내 보였다. 도면을 참조하면, 상기 믹싱도어(42)가 작동되어 제1바이패스 통로(37)를 폐쇄하고, 상기 버터 플라이 도어인 템프도어(41)가 냉방용 열교환기(100)와 난방용 열교환기(200)를 분할하도록 상기 제1,2공기 유입통로(31)(32)를 분할하는 격벽의 연장선상에 놓이도록 회전된다. 그리고 상기 플로어 도어(45)는 회전하여 도어판부재(45a)의 일측단부가 난방용 열교환기(200)의 출구측 중앙부에 위치되도록 함으로써 플로어 도어(45)의 격벽판부재(45c)에 의해 플로어 통로(36)의 일부가 차단되도록 함으로써 내외기를 이층류로 공급가능하도록 위치된다.

이 상태에서 상기 송풍기 유니트(미도시)로부터 공급되는 외기와 내기는 각각 제1,2공기 유입통로(31)(32)로 공급된다. 상기 제1공기 유입통로(31)로 유입된 외기는 냉방용 열교환기(100)와 난방용 열교환기(200)를 통과한 후 제2바이패스 통로(38)를 통과하여 디프로스트 통로(34)로 토출된다. 그리고 상기 제3공기 유입통로(32)로 유입된 내기는 냉방용 열교환기와 난방용 열교환기(200)를 통과한 후 플로어 도어(45)에 의해 일부 개폐된 플로어 통로(36)로 토출된다. 여기에서 상기 내기와 외기는 각각 난방용 열교환기(200)를 통과하면서 가열되어 서로 다른 온도의 온풍이 됨은 당연하다.

그리고 상기 모드 상태에서 외기가 이용하여 난방용 열교환기와 난방용 열교환기를 일부 통과하여 온도를 제어하는 플로어 모드 상태를 도 5에 나타내 보였다. 도면을 참조하면, 믹싱도어(42)가 회동되어 제1,2바이패스통로(37)(38)의 중 립 위치에 놓이게 되고, 상기 탬프도어(41)는 난방용 열교환기(200)의 전영역으로 공기가 유입될 수 있도록 소정의 각도(약 1/2열림)로 열리게 된다.

이 상태에서 송풍기 유니트로부터 공급된 외기의 일부는 냉방용 열교환기(100)를 통과한 후 제1바이패통로(37)를 통과하고, 일부는 난방용 열교환기(200)와 제2바이패스 통로(38)를 통과한 후 상기 제1바이패스 통로(37)를 통과한 공기와 혼합되어 디프로스트 통로(34)로 배출된다. 그리고 송풍기 유니트를 통하여 제2공기 유입통로(32)로 유입되는 내기는 냉방용 열교환기(100)와 난방용 열교환기(200)를 통과함으로써 온풍이 되어 플로어 도어(45)에 의해 일부 개폐된 플로어 통로(45)로 흐르게 된다. 여기에서 상기 냉방용 열교환기(100)는 필요에 따라 열교환 매체가 증발하여 공기를 냉각시킬 수 있음은 물론이다.

도 6에는 디프로스트 모드를 도시한 것으로 외기를 이용하여 난방하는 상태를 나타내 보인 것이다.

도면을 참조하면, 상기 믹싱도어(42)가 작동되어 제1바이패스 통로(37)를 폐쇄하고, 상기 버터 플라이 도어인 템프도어(41)가 냉방용 열교환기(100)와 난방용 열교환기(200)를 분할하도록 상기 제1,2공기 유입통로(31)(32)를 분할하는 격벽의 연장선상에 놓이도록 회전된다. 그리고 상기 플로어 도어(45)는 회전하여 도어판부재(45a)가 플로어 통로(36)를 차단하게 된다.

이 상태에서 송풍기 유니트로부터 공급되는 외기는 각각 제1,2공기 유입통로(31)(32)를 통하여 유입된 후 작동하지 않은 냉방용 열교환기(100)와 엔진의 냉각수가 흐르는 난방용 열교환기를 통과한 후 디프로스트 통로(34)로 배출된 다.

도 7은 밴트 모드를 나타내 보인 것으로 내기를 이용하여 자동차의 실내를 난방하는 것이다.

도면을 도면을 참조하면, 믹싱도어(42)에 의해 제2바이패스 통로(38)이 차단되고, 탬프도어(31)에 의해 상기 난방용 열교환기(200)로의 유입 통로를 차단하여 난방용 열교환기 측으로 공기가 유입되지 않도록 한다. 그리고 상기 플로어 도어(45)는 그 도어판부재(45a)에 의해 플로오 통로(36)를 완전 차단하게 되며, 밴트도어(44)를 회동시켜 밴트통로(35)가 열리도록 한다. 여기에서 상기 냉방용 열교환기(100)는 공조 시스템의 압축기 구동으로 열교환 매체인 냉매가 흘러 냉각된 상태이다.

이 상태에서 송풍기 유니트에 의해 제1,2공기 유입통로(31)(32)로 자동차의 내기를 송풍한다. 이와 같이 제1,2공기 유입통로(31)(32)로 유입된 공기는 냉방용 열교환기(100)를 통과하면서 냉각된 후 제1바이 패스 통로(34)와 밴트통로(35)를 통하여 토출됨으로써 자동차의 실내를 냉방하게 된다.

도 8에는 바이레벨 모드를 나타내 보인 것으로, 밴트통로와 플로어 통로로 각각 냉풍과 온풍이 공급되어야 하는 모드이다.

도면을 참조하면, 믹싱도어(42)가 회동되어 제1,2바이패스통로(37)(38)의 중립 위치(제1바이패스 통로 측으로 치우침)에 놓이게 되고, 상기 탬프도어(41)는 냉방용 열교환기(100과 난방용 열교환기(200)를 각각 이분할 할 수 있도록 제1,2공기 유입통로(31)(32)를 구획하는 격벽의 연장선상에 위치된다. 그리고 상기 밴트 도어(44)에 의해 밴트통로(35)가 열리고, 플로어 도어(45)가 회전하여 냉방용 열교환기(100)과 난방용 열교환기(200)를 공기가 플로어 통로(45)로 유입될 수 있도록 회전된다. 여기에서 상기 냉방용 열교환기는 공조시스템의 압축기가 작동되어 냉매가 순환됨으로써 냉각된 상태이며, 상기 난방용 열교환기(200)는 엔진의 냉각수가 흘러 가열된 상태이다.

상기와 같이 도어가 조작된 상태에서 송풍기 유니트로부터 제1공기 유입통로(31)로 유입된 외기의 대부분은 냉방용 열교환기(100)를 통과한 후 제1바이패스통로(37)를 통하여 밴트 통로(35)로 토출되고 상기 제2공기 유입통로(32)로 유입된 내기와 냉방용 열교환기(100)를 통과한 외기의 일부는 난방용 열교환기(200)를 통과한 후 플로어 통로(36)와 제2바이패스 통로(38)를 통하여 냉각된 외기와 혼합되어 밴트통로(35)로 배출된다.

상술한 각 모드상태에서 설명한 바와 같이 탬프도어와 플로어 도어는 격벽의 모드 조정을 수행하는 도어의 역할과 격벽의 역할을 수행 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명의 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치는 냉방용 열교환기와 난방용 열교환기의 사이에 설치되는 템프도어와 플로어 도어가 이층류 모드시에 분리벽의 역할을 수행하고 도어들의 회전중심이 도어의 폭방향 중심에 위치하게 되므로 회전반경이 좁아 케이스의 구조를 소형화 할 수 있다. 또한 밴트 냉방모드시 믹싱도어에 의해 제2바이패스 통로가 차단되므로 난방용 열교환기가 완전 차단되어 냉방효율을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 내외기가 공급되는 적어도 두 개의 공기 유입통로들과, 상기 공기 유입통로들과 연통되는 주통로와, 이 주통로와 연통되는 디프로스트 통로, 밴트통로, 플로어 통로를 포함하는 복수개의 분배통로들이 형성된 케이스와,

   상기 케이스의 주통로 상에 설치되는 냉방용 열교환기와, 상기 냉방용 열교환기와 소정간격 이격되게 설치되는 난방용 열교환기와,

   상기 난방용 열교환기로의 공기 흐름을 단속하는 템프도어와, 상기 난방용 열교환기에 의해 구획되며 냉방용 열교환기를 통과한 공기를 바이패스 시키는 제1바이패스 통로와 난방용 열교환기를 통과하여 밴트통로와 디프로스트 통로로 바이패스시키는 제2 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 믹싱도어와,

   상기 난방용 열교환기의 하류측에 설치된 플로어 통로에 설치되어 플로어 통로를 선택적으로 개폐하며 난방용 열교환기를 통과한 공기가 제2바이패스 통로로 흐르도록 격벽 역할을 하는 플로어 도어를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이층기류 공급을 위한 공기조화 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 템프도어는 회전중심이 도어의 중앙부 축선상에 위치된 버터 플라이 도어인 것을 특징으로 하는 이층기류 공급을 위한 공기조화 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 플로어 도어는 도어판부재와, 상기 도어판부재의 중앙부의 수직축선상에 설치되는 회전축과, 상기 도어판부재의 중앙부로부터 법선 방향으로 연장되는 격벽판부재를 특징으로 하는 이층기류 공급을 위한 공기조화 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 믹싱도어는 슬라이딩 도어로 이루어진 것을 특징으로 하는 이층기류 공급을 위한 공기 조화 장치.

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