KR100869730B1 - 자동차용 공기조화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 자동차용 공기조화 장치는 공기조화를 위한 공기를 송풍하는 송풍기와, 상기 송풍기와 결합되며 송풍기와 연통되는 측으로부터 분기되는 제 1,2주통로와, 상기 제1,2주통로가 각각 분기되는 제 3,4분기통로 및 제 5,6분기통로와, 상기 제 3,4 및 제 5,6분기통로들과 연통되는 분배통로들을 구비하여 된 케이스와, 상기 제1,2주통로에 걸쳐 설치되는 냉방용 제 1열교환기와, 상기 제4,5 분기통로에 걸쳐 설치되는 난방용 제2열교환기와, 상기 제1,2 열교환기 사이의 제1,2통로상에 설치되어 제 3,4 및 제 5 6분기통로로의 공기 흐름을 단속하는 템프도어들과, 제 5,6분기통로상에 설치되어 상기 제 5,6분기통로와 적어도 하나의 분배통로로의 공기 흐름을 단속하는 도어를 포함한다.

열교환기, 모드 도어, 공기조화 장치의 케이스

Description

자동차용 공기조화 장치 {Air conditioning apparatus for an automobile}

도 1는 종래 자동차용 공기조화 장치의 단면도,

도 2는 종래 자동차용 공기조화 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 공기조화 장치의 단면도,

도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 도어의 실시예들을 나타내 보인 단면도,

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 작동상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

40; 케이스 42; 제2주통로

43; 제3주통로 100; 제1열교환기

200; 제2열교환기

본 발명은 공기조화 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 케이스에 장착된 냉방용열교환기와 난방용 열교환기의 설치구조가 개선된 공기조화 장치에 관한 것이다.

통상적인 자동차용 공기조화 장치는 자동차 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 송풍기 유니트(blower unit)에 의해 송풍되는 실내외공기를 냉매가 흐르는 증발기(evaporator) 또는 자동차 엔진의 냉각수가 흐르는 히터 코어(heater core)와 선택적으로 열교환 시킨다. 이 열교환된 공기는 자동차 실내의 각 부위와 연결된 덕트(duct)를 통하여 자동차의 실내에 공급됨으로써 자동차의 실내를 냉방 또는 난방하게 된다.

이러한 공기조화 장치는 겨울철에 자동차 실내를 난방 할 때는 창문에 발생된 성에방지를 위해 저습한 차가운 외기를 도입하기 때문에 실내공기 온도를 낮추는 결과를 초래하게 된다. 그러므로 문제를 해결하기 위한 공기조화 장치는 차량 실내의 상부측 즉, 디프로스트 모드를 통하여 자동차 실내의 상부측에 외기를 공급하고, 하부에는 플로어 모드를 통하여 내기를 순환시키는 내, 외기 이층 유동을 실현하여, 상부로 공급된 신선하고 저습한 외기가 유리창에 끼는 성에를 줄임으로써 디프로스트(Defrost) 성능을 확보하면서 탑승자에게 신선한 외부공기를 제공하고,따뜻한 내기를 하부로 공급하여 차실내 난방성능을 높일 수 있도록 하는 이층기류 공급을 한다.

한편, 종래의 공기조화 장치는 송풍기 유닛, 쿨링 유닛 및 히터 유닛이 차량의 횡방향으로 수평배열되어 있으므로 상대적으로 넓은 장착공간을 점유하게 된다. 그러나 최근 자동차의 일렉트로닉스(electronics)화로 인하여 인스트루먼트 패널에 공기조화 장치의 설치에 할애된 공간이 좁아 공기조화 장치의 설치에 많은 어려움이 있다.

일본 공개 특허 공보 평10-181336에는 상술한 이층기류 공급을 위한 공조유 니트의 일예가 도 1에 개시되어 있다.

도면을 참조하면, 격벽(2)에 의해 내,외기입구(3)(4)가 양분되고 이들 내, 외기입구(3)(4)에는 제 1 팬(5)과 제 2 팬(6)을 갖는 블로어팬(7)이 설치되어 케이스(8) 내부로 공기를 공급하게 되고, 상기 내,외기입구(3)(4)로부터 케이스(8) 내부로 증발기(9)와 히터코어(10)가 순차적으로 설치되며, 상기 히터코어(10)측 상부와 중앙에 냉,난방모드를 절환하는 제 1,2 템프도어(11)(12)가 연동되게 설치되었다.

이와 같이 구성된 종래 이층기류 공급을 위한 공조유니트(1)는 냉방모드시 제 1,2 템프도어(11)(12)를 하향으로 회전시켜 히터코어(10) 전방을 차단함과 동시에 히터코어(10) 상부의 통로(13)를 개방함으로써 제 1 팬(5)과 제 2 팬(6)에 의해 유입된 내,외기가 증발기(9)를 지나면서 온도가 낮아진 후 각 출구를 통해 차실내로 공급되어 차실내를 냉방하게 된다. 그리고 난방 모드시에는 도 1 과 같이 상기 제 1,2 템프도어(11)(12)를 상향으로 회전시켜 히터코어(10) 전방을 개방하므로서 제 1 템프도어(11)가 분리벽 역할을 하도록 하여 제 1 팬(5)에 의해 하부로 유입된 내기가 히터코어(10) 하부를 지나 플로어출구(14)를 통해 차실내로 공급되어 실내온도를 높이게 되고, 제 2 팬(6)에 의해 유입된 외기는 히터코어(10) 상부를 지나 디프로스트출구(15)로 배출되어 디프로스트 성능을 수행하게 된다.

그런데 이와 같이 작동되는 종래 이층기류 공급을 위한 공조유니트는 난방모드시 히터코어(10) 전방을 개방하는 제 1 템프도어(11)가 회전할 때 도어의 원활한 회전작동을 위해 그 선단부가 증발기(9)와 일정간격 틈(16)을 가지고 이격되므로 히터코어(10)로 공급되는 내,외기 일부가 상기 틈(16)에서 혼합되어 상측의 외기습도를 상승시켜 디포깅 성능을 저하시키고, 또한 하측의 내기온도를 낮추어 난방효과를 저하시키는 문제점이 있었다.

또한 상기 공조 유니트는 냉방 모드시에 증발기(9)로부터 발생되는 응축수가 증발기를 통과한 후 배수되므로 케이스의 내면에 단열이 필요하며 구조가 복잡하여 생산성의 향상을 도모할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 일본 공개 특허공보 평 9-123748호에는 설치 공간을 줄일 수 있는 자동차용 공기조화 장치의 일예가 개시되어 있다.

개시된 자동차용 공기조화 장치는 도 2에 개시된 바와 같이 공기를 송풍하는 송풍기(21)와, 차실내 인스트루먼트 패널부에 거의 수평으로 배치되고 상기 송풍기(21)에 의해 송풍된 공기가 하측에서 도입되고 이 송풍공기를 냉각하여 상방으로 도출하는 냉각용 열교환기(22)와, 상기 냉각용 열교환기(22)의 상방에 거의 스평으로 배치되어 공기를 가열하는 가열용 열교환기(23)와, 상기 가열용 열교환기(23)의 공기흐름의 하류측에 배치되어 공기의 분출방향을 전환한 분출모드 전환부(24)를 포함한다.

이러한 공기조화 장치는 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기 및 분출 모드 전환부가 단순히 적층된 구조를 가지고 있으므로 동절기에 차내에 이층기류의 공급이 어렵다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동절기에 이층 기류를 공급하기 위한 구조가 간단하고, 응축수의 배수성이 향상된 자동차의 공기조화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본원 발명의 다른 목적은 플로어 통로로의 공기 흐름을 제어하는 도어의 회전 저항을 줄일 수 있는 자동차용 공기조화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 공기조화 장치는

공기조화를 위한 공기를 송풍하는 송풍기와,

상기 송풍기와 결합되며 송풍기와 연통되는 측으로부터 분기되는 제 1,2주통로와, 상기 제1,2통로가 각각 분기되는 제 3,4분기통로 및 제 5,6분기통로와, 상기 제 3,4 및 제 5,6분기통로들과 연통되는 분배통로들을 구비하여 된 케이스와,

상기 제1,2주통로에 걸쳐 설치되는 냉각용 제 1열교환기와, 상기 제4,5 분기통로에 걸쳐 설치되는 가열용 제2열교환기와,

상기 제1,2 열교환기 사이의 제1,2통로상에 설치되어 제 3,4 및 제 5, 6분기통로로의 공기 흐름을 단속하는 탬프 도어들과, 제 5,6분기통로상에 설치되어 상기 제 5,6분기통로와 적어도 하나의 분배통로로의 공기 흐름을 단속하는 유로 형성도어를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 ,2열교환기는 실질적으로 수평 상태를 유지하도록 설치되며, 상기 제5,6통로는 상기 유로 형성도어에 의해 분배통로와 플로어 분배통로가 선택적으로 연결된다. 그리고 상기 유로 형성도어는 상호 대응되는 면에 일 방향으로 공기 흐름통로가 형성된 원통형 또는 육면체상의 하우징과, 상기 하우징의 양측에 설치되는 회전축을 구비한다.

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

본 발명에 따른 자동차용 공기조화 장치의 일 실시예를 도 3에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 자동차용 공기조화 장치는 자동차의 실내를 냉, 난방하기 위한 것으로, 내기와 외기를 선택적으로 공급하기 위한 송풍기 유니트(미도시)와, 상기 송풍기 유니트와 결합되는 공기 유입구(41)가 형성된 케이스(40)를 포함한다. 상기 케이스(40)의 내부에는 상기 공기 유입구(41)로 유입되는 공기의 흐름 방향과 실질적으로 직각을 이루는 제1,2주통로(42)(43)와, 상기 제1,2통로(42)(43)의 공기 흐름 방향의 하류측이 각 분기되는 제 3,4분기통(44)(45) 및 제 5,6분기통로(46)(47)가 형성되고 상기 케이스(40)의 상부에는 상기 분배통로(50) 즉, 벤트통로(51) 디프로스트 통로(52)와, 플로어 통로(53)가 형성된다. 상기 제3,4,5,6분기통로(44-47)들은 연통되는 벤트통로(51) 및 디프로스트 통로(52)와 연통되며, 상기 제5,6통로(46)(47)는 후술하는 유로 형성도어(70)에 의해 선택적으로 분배통로(50)중의 하나인 플로어 통로(53)와 선택적으로 연통된다.

상기와 같이 구성된 케이스(40)에는 상기 제1,2통로를 가로지르도록 냉방용 제1열교환기(100)가 설치되어 송풍기(30)로부터 송풍되는 공기를 냉각시키고, 상기 제 4,5분기통로(45)(46)에는 이를 가로지르도록 공기를 가열하는 난방용 제2열교환기(200)가 설치된다. 상기 제1열교환기(100)는 실질적으로 수평을 이루도록 설치되고, 상기 제2열교환기(200)는 제1열교환기(100)에 대해 수평을 이루도록 설치된다. 상기 제1,2열교환기(100)(200)는 실질적으로 각각 수평을 이루도록 설치된다. 상기 제1열교환기(100)는 도면에는 도시되어 있지 않으나 압축기와 응축기의 사이에 팽창밸브가 설치된 연결관에 의해 연결되어 제1열교환기(100) 내로 공급되는 냉매가 상변화 하면서 제1열교환기(100)를 통과하는 공기를 냉각 시키게 되며, 상기 제2열교환기(200)에는 자동차의 엔진를 냉각 시키는 냉각수가 공급된다.

한편, 상기 케이스(40)에는 각 통로로의 공기 흐름을 제어하는 도어들이 설치되는데, 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 제3,4분기통로(44)(45)의 입구측에는 상기 제3,4분기통로(44)(45)로의 공기 흐름을 제어하는 제1템프도어(61)가 설치되고, 상기 제5,6분기통로(46)(47)에의 입구측에는 이 제5,6분기통로(46)(47)로의 공기 흐름을 제어하는 제2템프도어(62)가 설치된다. 그리고 상기 벤트통로(51)와 디프로스트통로(52)에는 공기의 흐름을 단속하는 벤트도어(63)와 디프로스트 도어(64)가 설치된다. 그리고 상기 제5,6통로(45)(46)의 출구측에는 분배통로(50)와 플로어 통로(53) 중의 하나를 선택적으로 연결하는 유로 형성도어(70)(70')가 설치된다. 이 유로 형성도어(70)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 원통형 또는 직육면체상의 본체(71)(71')의 외주면에 길이 방향의 직각 방향으로 관통하는 공기 흐름통로(72)(72')들이 형성되며, 상기 본체(71)(71')의 양 단부측에는 회전축(73)(73')이 설치된다.

한편, 상기 케이스(40)의 하부 즉, 제1열교환기(100)의 하부에는 상기 공 기를 냉각시킴으로써 제1열교환기(100)에 발생되는 응축수가 배출되는 응축수 배출구(80)가 형성되는데, 상기 케이스(40)의 하면은 상기 응축수 배출구(80)로 응축수가 원활하게 배출될 수 있도록 경사지게 형성함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 공기조화 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 동절기에 자동차의 실내에 이층류를 공급하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 제1템프도어(61)를 작동시켜 제4분기통로(44)의 입구를 차단하고 제2템프도어(62)를 작동시켜 제6분기통로(46)의 입구를 차단한다. 상기 벤트도어(63)와 디프도어(52)를 작동시켜 벤트통로를 차단하고 디프로스트 통로를 개방함과 아울러 도어를 제5분기통로(45)와 플로어 통로(53)를 연통시킨다. 이러한 모드 상태에서 송풍기로부터 공급된 공기는 유입구를 통하여 제1,2주통로(41)(42)로 유입되고, 상기 제1주통로(41)로 유입된 공기는 제3분기통로(43)를 통하여 디프로스트 통로(52)로 공급된다. 그리고 상기 제2주통로(42)로 유입된 공기는 제5분기통로(45)로 유입된 후 제4,5분기통로(44)(45)에 걸쳐 형성된 제2열교환기(200)를 통과하면서 가열된 후 유로 형성도어(70)의 공기 흐름통로(72)를 통하여 플로어 통로로 유입된다. 따라서 상부로 공급된 신선하고 저습한 외기가 유리창에 끼는 성에를 줄임으로써 디프로스트(Defrost) 성능을 확보하면서 탑승자에게 신선한 외부공기를 제공하고, 따뜻한 내기를 하부로 공급하여 차실내 난방성능을 높일 수 있도록 하는 이층기류를 자동차의 실내에 공급할 수 있다.

그리고 맥스 쿨 모드(max cool mode)시에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1,2템프도어(61)(62)에 의해 제 4, 5 분기통로(44)(45)의 입구를 차단하고, 상기 도어(70)를 이용하여 제6분기통로(46)와 분배통로(50)가 연통 되도록 한다. 그리고 벤트통로(51)를 개폐하여 상기 제1열교환기(100)를 통과하면서 냉각된 공기가 자동차의 실내로 공급되도록 함으로써 자동차의 실내를 냉방한다. 이때에 디프로스트 통로(52)를 전체 또는 부분적으로 개폐할 수 있다.

그리고 맥스 웜 모드(max warm mode)시에는 도 6에 도시된 바와 같이 제1,2템프도어(61)(62)를 이용하여 3,6분기통로(43)(46)를 차단하여 송풍기(미도시)로부터 공급되는 공기가 제 4,5분기통로(44)(45)에 설치된 제2열교환기(200)를 통과되도록 한다. 이와 같이 제2열교환기(200)를 통과하면서 가열된 공기는 상기 벤트도어(63)에 의해 벤트 통로(51)가 개폐되거나 디프로스트 도어(64)에 의해 디프로스트 통로(52)가 개폐되어 자동차의 실내와 창측에 성에가 끼는 것을 방지할 수 있다. 그리고 벤트 플로어 모드인 경우에는 유로 형성도어(70)를 회전시켜 제5분기통로(45)와 플로어 통로(53)를 연결하여 제2열교환기(200)를 통과하면서 가열된 플로어 통로(53)를 통하여 공급되도록 한다.

난방시 웜-믹스모드(Warm-Mix Mode) 인 경우에는 제1탬프도어가 제3,4분기통로에 위치하여 제1열교환기에 의해 냉각된 외기 또는 동절기에 차가운 외기가 제3분기통(43)을 통과하도록 하고, 상기 외기의 일부가 제4분기통로(44)를 통과한 후 분배통로에서 혼합된 후 디프로스트 통로 또는 벤트 통로를 통하여 자동차의 실내로 공급된다. 이 과정에서 제2템프도어(62)를 중립 위치로 회전시키고, 유로 형성 도어(70)를 소정의 각도로 회전시켜 제5분기통로(45)를 통과한 가열된 공기와 제6분기통로를 통과한 외기가 혼합되면서 플로어 통로로 유입될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 공기조화 장치는 제1,2템프도어(61)(62)와 각 도어의 위치를 한정함으로써 각 모드의 조정이 가능하다.

한편, 상기와 같은 공기조화 장치는 제1열교환기가 송풍기의 유입되는 공기 흐름 방향의 하류측에 설치되어 있으므로 응축수가 공기의 유입측으로 떨어지게 되므로 성에의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 공기의 냉각을 위한 제1열교환기(100)는 케이스(40)에 형성된 공기 유입구(41)의 상부에 수평방향으로 설치되어 있으므로 제1열교환기(100)의 하부로부터 상방으로 공기가 유입되게 되고, 이때에 제1열교환기에 의해 노점온도 이하로 냉각됨으로써 발생되는 응축수는 공기 유입측으로 공급되는 상대적으로 더운 공기와 접촉되면서 떨어져 케이스의 하면에 형성된 드레인 관을 통하여 배출된다. 따라서 종래와 같이 케이스의 내면에 성에 방지를 위한단열재가 불필요하게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 공기조화 장치는 자동차의 실내에 이층류의 기류 공급이 가능하고 모드 조정을 위한 도어의 수를 줄일 수 있으며, 특히 제1열교환기를 통과하면서 냉각되는 공기로부터 발생되는 성에의 발생을 근본적으로 해결할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 본원 발명이 속하는 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형실시 가능함은 물론이 다.

Claims (6)

1. 내외기를 송풍하는 송풍기와,

   상기 송풍기와 결합되며 송풍기와 연통되는 측으로부터 분기되는 제 1,2주통로와, 상기 제1,2주통로가 각각 분기되는 제 3,4분기통로 및 제 5,6분기통로와, 상기 제 3,4 및 제 5,6분기통로들과 연통되는 분배통로들을 구비하여 된 케이스와,

   상기 제1,2주통로에 걸쳐 설치되는 냉방용 제 1열교환기와,

   상기 제4,5 분기통로에 걸쳐 설치되는 난방용 제2열교환기와,

   상기 제1,2 열교환기 사이의 제1,2통로상에 설치되어 제 3,4 및 제 5,6분기통로로의 공기 흐름을 단속하는 템프도어들과, 제 5,6분기통로상에 설치되어 상기 제 5,6분기통로와 하나 이상의 분배통로로의 공기 흐름을 단속하는 유로형성도어를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1열교환기는 제1,2주통로에 걸쳐 수평을 이루도록 설치되며, 상기 제2열교환기는 제4,5분기통로에 걸쳐 설치되며 상기 제1열교환기와 수평을 이루는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제5,6통로는 상기 유로 형성도어에 의해 분배통로인 플로어 분배통로와 선택적으로 연결된 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유로 형성도어는 원통형 또는 육면체상의 본체와, 상기 본체의 양측에 설치되는 회전축을 구비하며,

   상기 본체는, 본체의 상호 대응되는 면에 일 방향으로 공기 흐름통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.
5. 제1항에 있어서,

   응축수가 상기 제1,2주통로의 입구측으로 낙하하도록 상기 제1열교환기와 송풍기를 연결하는 제1,2주통로의 입구측이 상기 제1열교환기의 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.
6. 제1항에 또는 제 5항에 있어서,

   상기 제1열교환기의 수직 하부의 케이스 하면에 응축수를 배출하는 응축수 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화 장치.

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