KR101169726B1 - 차량용 공기조화장치 내 증발기 표면의 응결을 방지하기위한 건조장치 및 그 방법 - Google Patents

차량용 공기조화장치 내 증발기 표면의 응결을 방지하기위한 건조장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 공기조화장치 내 증발기(30) 표면의 응결을 방지하기 위한 건조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 면에 따른 증발기 건조장치(90)는, 내부에 장착된 증발기(30) 및/또는 히터코어(40)를 통과한 공기를 각 벤트(20a,20b,20c,20d)를 통해 차내로 송풍하는 차량용 공기조화장치의 상기 증발기(30)를 건조하기 위한 건조장치에 있어서, 상기 히터코어(40)의 후방에 위치된 벤트의 내부에 장착되며, 정면은 개방되어 상기 히터코어(40)를 향하고 표면에는 관통공(91a)이 형성된 하우징(91); 상기 하우징(91) 내부에 장착되는 모터(92); 및 상기 모터(92)에 결합되고 회전하여 상기 관통공(91a)을 통해 유입된 공기를 상기 히터코어(40)를 통과시켜 상기 증발기(30)의 외면으로 전달하는 보조송풍팬(93);을 채택한다.
공조기(air conditioner), 증발기(evaporator), 송풍(blow), 벤트(vent), 응축.

Description

차량용 공기조화장치 내 증발기 표면의 응결을 방지하기 위한 건조장치 및 그 방법{Drying assembly to eliminate water condensed on evaporator in Air Conditioner for vehicle and the method thereof}
도 1에 일반적인 공기조화장치의 케이스를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 건조장치가 장착된 공기조화장치 케이스를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2 (b)의 “A” 확대 단면도.
도 4는 증발기 건조 프로세스를 나타내는 순서도.
**** 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 ****
100: 공기조화장치 케이스 110: 혼합실
120: 벤트 측벽 130: 온풍유로
140: 냉풍유로 10t: 템프도어
10a,10bc,10d: 모드도어 10e: 송풍도어
20a,20b,20c,20d: 벤트 30: 증발기
40: 히터코어 90: 건조장치
91: 하우징 91a: 관통공
92: 모터 93: 보조송풍팬
1: 대한민국 공개특허 제1997-34719호,
2: 대한민국 등록특허 제314462호,
3: 대한민국 공개특허 제2003-97222호, 등
본 발명은 차량용 공기조화장치에 구비된 증발기의 표면에 형성되는 응축수를 제거하기 위한 건조장치 및 건조방법에 관한 것이다.
차내를 냉방 또는 난방하기 위하여 마련된 공기조화시스템이 난방으로 운영될 경우에는, 차량의 내부 및/또는 외부로부터 공기를 흡기하고 이를 히터코어를 통과시켜 공급함으로써 차량 내부에 따뜻한 분위기를 형성하게 된다. 이때 히터코어에는 엔진으로부터 방열되는 열을 흡열한 고온의 냉각수가 순환하고 있어서, 이 히터코어를 통과하는 공기가 상기 냉각수로부터 방열되는 열을 흡열하여 열교환함으로써 고온의 공기로 전환된다.
한편, 공기조화시스템이 냉방으로 운영될 경우에도, 히터코어에 냉각수가 순환하고 있다. 그러나 차내를 냉방하는 경우에는 차내에 차가운 공기를 공급해야 하므로, 상기 히터코어를 이용하지 않고 별도의 냉각사이클을 운영해야 한다.
이미 실시되고 있는 냉각사이클을 이용한 주지의 냉방 방법은, 냉매를 압축, 응축 및 팽창하고 궁극적으로 이 냉매를 증발시킴으로써, 이때의 증발 잠열에 의해 공기를 냉각하고 이 냉각된 차가운 공기를 차내 공급하는 방법이다.
도 1에 일반적인 공기조화장치의 케이스가 도시되었다. 도 1에서, 모든 도어는 케이스에 회전 가능하게 장착되어 있다.
템프도어(temp. door)(10t)는 증발기를 통과한 공기가 히터코어(40)로 유입되는 유량을 조절하기 위하여 채택된다. 특히 차내를 난방할 경우, 템프도어(10t)의 개도량은 차내의 난방 온도에 영향을 미친다. 즉, 예컨대 템프도어(10t)가 시계방향으로 회전할수록 히터코어(40)를 통과하는 공기의 유량이 증가하므로, 이에 따라 차내의 온도가 높아진다.
히터코어(40)를 통과하면서 열교환된 공기는 각 벤트(20a,20b,20c,20d)로 유입되기 전에 혼합실(110)을 거친다. 여기서, 각 벤트(20a,20b,20c,20d)에는 그 개폐를 위하여 모드도어(10a,10bc,10d)가 구비되어 있다.
디프로스트 벤트(defrost vent)(20a)는 동절기에 차내를 난방할 경우 내, 외부의 온도차에 의해 차창에 형성되는 성에를 제거하기 위하여 구비된다. 차창에 성에가 형성되면, 모드도어(10a)를 개방하고 외기를 일부 유입시켜 이를 디프로스트 벤트(20a)를 통해 차창 표면에 공급함으로써 성에를 제거할 수 있다.
페이스 벤트(face vent)(20b, 20c)는 열교환된 공기를 운전석 또는 보조석의 상부에 공급하기 위한 것으로, 그 용어에서 해석되는 바와 같이 운전자 또는 보조석 탑승자의 안면에 공기를 공급하기 위한 것이다. 페이스 벤트(20b, 20c)는 모드도어(10bc)에 의해 개폐된다.
플로어 벤트(floor vent)(20d)는 열교환된 공기를 탑승자의 발 부근으로 공 급한다.
이 외에도, 운전석 뒷좌석 부근에 공기를 공급하기 위한 리어 벤트(rear vent)(미도시)가 더 구비될 수도 있다.
이와 같은 공기조화장치에 있어서, 냉방시스템이 구동될 경우 증발기(30)에서 발생되는 문제점은 다음과 같다.
차내를 난방할 때, 차량 내, 외부의 온도차가 발생하는 경우와 마찬가지로 차내를 냉방할 때에도 증발기(30)는 내부에 차가운 냉매가 유동하고 있다. 그런데 이 증발기(30)를 통과하는 공기는 고온이므로, 이 공기의 냉각으로 인하여 상기 증발기(30) 표면에 응축수가 맺히게 된다. 상기 응축수는 케이스 저면에 형성된 드레인(drain)(미도시)을 통해 취합되어 대부분 배출되지만, 증발기(30) 표면에 잔존하는 소량의 응축수는 전체 냉방 효율을 감소시키는 원인으로 작용한다.
또한, 증발기(30)를 통과하는 공기 중에는 분진 등의 이물질이 포함되어 있는바, 이 이물질이 응축수에 응착됨으로써 증발기(30) 표면에 곰팡이균이 발생, 서식하게 된다. 따라서 이 곰팡이균에 의해 차내에 악취가 유입되는 문제점이 발생한다.
공개특허 제1997-34719호는 상기 문제점을 해결하기 위하여 증발기 주변에 히터코일을 마련하고, 상기 히터코일의 발열로써 증발기를 건조함에 특징이 있다.
그러나 상기 히터코일은 전기적 에너지의 소모량이 적지 않고, 송풍방법이 종래의 메인송풍팬(미도시)에 의존하고 있으므로, 엔진 구동이 정지된 후에는 증발기를 건조할 수 없다.
비교적 최근의 기술을 살펴보면, 증발기 부근에 PTC 발열소자를 구비하여 증발기를 건조하는 방법(공개특허 제2003-97222호) 등이 제안되고 있다.
그러나 대부분의 종래기술은 채택하는 기술구성이 과다하여, 많은 제반 비용과 에너지 소모를 요한다. 더욱이, 에너지 소모량이 많다면 배터리가 방전될 수 있다.
특히, 종래기술은 증발기를 건조하기 위하여 차량 외부의 외기를 이용하고 있는데, 이 외기는 본 발명에서 이용될 히터코어(40)를 통과한 내기에 비하여 온도가 낮은 저온이므로 증발기를 건조하는데 많은 시간이 소요된다. 그리고, 종래기술에 의하면 차가운 공기를 가열하기 위해서 그 열교환되는 열량이 높아야 하므로, 전체적인 공기조화시스템 측면으로 본다면 열효율이 오히려 떨어지는 역효과를 낳는다.
아울러, 증발기를 건조한 공기는 곰팡이균을 함유하게 되는데, 종래기술은 이 곰팡이균을 함유한 공기가 차량 내부의 탑승자에게 전달된다는 점을 간과하였다.
본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 종래의 기술이 갖는 문제점을 감안하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 종래에 주지되지 아니하였거나 종래의 것에 비하여 전혀 새로운 증발기 건조장치 및 그 방법을 개시한다.
본 발명의 구체적인 목적은, 비교적 간단한 기술구성만으로도 신속하게 증발기를 건조할 수 있으며 에너지 소모량이 적어 배터리의 방전 위험이 없는 증발기 건조장치 및 그 방법을 구현하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 증발기를 건조하기 위하여 차량 내부의 내기를 이용하며, 곰팡이균을 함유한 공기가 탑승자에게 전달되는 것을 방지할 수 있는 증발기 건조장치 및 그 방법을 제공하고자 함이다.
위에서 언급되지 아니한 본 발명의 다른 목적들은 아래의 내용과 첨부된 도면으로부터 이해될 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 장착된 증발기(30) 및/또는 히터코어(40)를 통과한 공기를 각 벤트(20a,20b,20c,20d)를 통해 차내로 송풍하는 차량용 공기조화장치의 상기 증발기(30)를 건조하기 위한 건조장치에 있어서, 상기 히터코어(40)의 후방에 위치된 벤트(20d)의 내부에 장착되며, 정면은 개방되어 상기 히터코어(40)를 향하고 표면에는 관통공(91a)이 형성된 하우징(91); 상기 하우징(91) 내부에 장착되는 모터(92); 및 상기 모터(92)에 결합되고 회전하여 상기 관통공(91a)을 통해 유입된 공기를 상기 히터코어(40)를 통과시켜 상기 증발기(30)의 외면으로 전달하는 보조송풍팬(93);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 부가적으로 상기 하우징(91) 전방에 마련되어 상기 하우징(91) 또는 혼합실(110)을 택일적으로 개폐하는 송풍도어(10e);를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 증발기(30)와 히터코어(40)가 마련된 냉풍유로(130) 및 온풍유로(140)와, 상기 히터코어(40)에서 열교환된 공기가 유입되는 혼합실(110)이 마련된 차량용 공기조화장치의 상기 증발기(30)를 건조하기 위한 건조방법에 있어서, 1) 각각 상기 히터코어(40)의 전, 후방에 마련된 템프도어(10t)와 송풍도어(10e)가 회전하여 상기 온풍유로(140)와 혼합실(110)을 차단하는 단계; 및 2) 상기 히터코어(40)의 후방에 마련된 건조장치(90)가 상기 차량의 내기를 상기 송풍도어(10e)의 회전으로 개방된 전면을 통해 상기 히터코어(40)를 통과시켜 상기 증발기(30) 표면으로 송풍하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 1)단계 이전에, 상기 증발기(30) 내부를 유동하는 냉매의 유동과 상기 냉풍유로(130)로 공기를 송풍하는 메인송풍팬(미도시)의 구동이 중지되는 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 2)단계는 상기 차량의 엔진이 멈춘 후 일정 시간 동안 지속되는 것이 특징이다.
이하 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명이 갖는 주요한 특징을 살펴본다. 그러나 본 발명의 요지를 흐리거나 벗어나는 불필요한 내용과 종래기술에 준하는 내용은 배제된다.
도 2는 본 발명에 따른 건조장치가 장착된 공기조화장치 케이스를 나타내는 단면도, 도 3은 도 2의 “A” 확대 단면도, 도 4는 증발기 건조 프로세스를 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 증발기 건조장치(90)는 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(91), 모터(92), 및 보조송풍팬(93)을 포함하여 이루어진다. 부가적으로, 본 발명은 송풍도어(10e)를 더 채택할 수 있다. 이와 같이 이루어지는 건조장치(90)는 도 2에 도시된 바와 같이 히터코어(40) 후방에 위치되어 차내 공기를 상기 히터코어(40)를 통해 증발기(30)로 송풍함에 특징이 있다.
하우징(91)은 히터코어(40) 후방에 위치된 벤트(20d) 내부에 장착된다. 이 벤트(20d)는 예컨대 플로어 벤트이다. 상기 하우징(91)은 바람직하게는 대략 입방체 형상을 갖는다. 하우징(91)의 전면은 개방되어 있으며 벤트(20d) 측벽(120)과 대략 동일 평면 내에 있다. 그리고 하우징(91)의 표면에는 차량 내부의 공기를 유입하기 위한 수개의 관통공(91a)이 형성되어 있다.
하우징(91)이 벤트(20d) 내부에 장착되는 이유는, 히터코어(40)에서의 열교환 효율을 고려하여 차량 외부의 공기가 아닌 차량 내부의 공기를 증발기(30)로 송풍하기 위함이다.
하우징(91) 내부에는 모터(92)가 구비된다. 모터(92)는 차량의 배터리(미도시)와 전기적으로 연결되어 상기 배터리로부터 구동 에너지를 제공받는다. 또한, 상기 모터(92)는 공기조화시스템의 전반적인 구동을 제어하는 제어유닛(ECU, Electrical Control Unit)(미도시)과 전기적으로 연결되어 구동이 제어된다. 상기 모터(92)는 히터코어(40)를 통해 증발기(30)로 송풍할 수 있을 정도로 구동될 수 있으면 족하다. 즉, 그다지 대형으로 구비될 필요는 없고, 벤트(20d)로부터 공기를 유입하고 이를 증발기(30)까지 송풍할 수 있는 정도의 구동력을 갖는 소형 모터이면 충분하다.
상기 모터(92)에는 보조송풍팬(93)이 회전 가능하게 결합되고, 상기 보조송풍팬(93)은 모터(92)로부터 회전력을 제공받아 회전한다. 모터(92)의 구동은 보조 송풍팬(93)을 회전시키며, 보조송풍팬(93)이 회전함으로써 차량 내부의 공기가 벤트(20d)로부터 관통공(91a)을 거쳐 하우징(91) 내부로 유입되고, 히터코어(40)를 통과하여 증발기(30)로 전달된다.
송풍도어(10e)는 벤트(20d)의 측벽에 회전 가능하게 결합되어 하우징(91)과 혼합실(110)을 택일적으로 개폐한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송풍도어(10e)가 하우징(91)을 폐쇄하면 히터코어(40)와 혼합실(110)이 연통되며, 송풍도어(10e)가 하우징(91)을 개방하면 히터코어(40)와 혼합실(110)이 차단되도록 구성된다. 상기 송풍도어(10e)는 종래의 모드도어(10a,10bc,10d)에 더하여 추가적으로 별도의 도어가 더 구비된 것으로 생각되면 이해가 쉽다.
도 4는 증발기 건조 프로세스를 나타내는 순서도로, 이상과 같이 이루어지는 본 발명의 건조 방법을 살펴보면 다음과 같다.
증발기(30)가 이용된다 함은 차내의 공기가 냉각된다는 것을 의미하므로, 공기조화장치가 냉방모드(A/C)로 구동되는 것을 알 수 있다. 증발기(30)를 건조하기 위해서 송풍되는 공기는 상대적으로 고온이어야 하므로, A/C 구동시에는 증발기(30)를 건조할 수 없다. 즉, A/C의 구동이 정지된 후 증발기(30)를 건조해야 한다.
A/C과 메인송풍팬(미도시)의 구동이 정지되면(s20,s30), ECU가 이를 판단하여 템프도어(10t)와 송풍도어(10e)를 개방한다(s40,s50). 즉, 온풍유로(140)과 혼합실(110)을 차단한다. 이때 템프도어(10t)는 도 2의 (b)와 같이 “MAX WARM” 위치이다(s40). 이때, 모드도어(10a,10bc,10d)의 개폐 여부는 관계없다. 그 이유는, 어떠한 모드도어(10a,10bc,10d)도 공히 차량 내부와 연통되어 있는바, 예컨대 모드도어(10a,10bc)가 폐쇄된다면 벤트(20d)를 통해 내기가 유입될 것이고, 모든 모드도어(10a,10bc,10d)들이 개방되어 있더라도 하우징(91)으로 유입되는 공기는 결국 차량 내부의 내기이기 때문이다. 그러나 바람직하게는 모드도어(10d)가 폐쇄되어야 공기가 하우징(91)으로 원활하고 빠르게 유입될 수 있다.
계속하여, ECU의 제어에 의해 모터(92)가 구동되고(s60), 이에 따라 보조송풍팬(93)이 회전한다. 회전하는 보조송풍팬(93)은 그 전, 후방에 압력차를 유발하여 하우징(91)의 관통공(91a)을 통해 공기가 유입된다. 이 공기는 히터코어(40)를 통과하면서 열교환하여 따뜻한 공기로 전환된 후 증발기(30)의 표면에 전달되어 증발기(30)를 건조한다.
ECU는 차량의 엔진이 구동하는지 여부를 판단하여(s70), 엔진 구동이 정지된 후에도 일정시간 모터(92)를 가동한다(s90). 이 구동시간은 엔진 정지 후 대략 15분 정도가 바람직하다.
이상으로 본 발명에 대하여 설명하고 제시하였으나, 이는 적어도 하나 이상의 실시 예로써 제시되는 것이므로, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 한정되지는 아니하며, 본 발명의 기술적 사상과 구성은 아래의 특허청구범위에 의해 정의될 것이다.
본 발명은 비교적 간단한 구성만으로도 증발기를 효과적으로 건조한다. 따라서 증발기 표면의 응축수가 제거되며, 곰팡이균에 의해 차내에 악취가 유입되는 문제점을 해결한다.
또한, 메인송풍팬을 이용하지 않으며 소형 모터를 채택하였으므로 에너지 소모량이 적다. 따라서 배터리가 방전될 수 있는 우려가 없으며, 비용면에서도 전혀 부담이 없다.
아울러, 증발기를 건조할 때 온풍유로와 혼합실이 차단되어 증발기를 건조한 공기가 다시 차내로 유입되지 아니하므로, 탑승자는 증발기를 건조한 공기로 인한 불쾌감과 악취를 느끼지 아니한다.
본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 위 서술한 기술구성으로부터 얻어지는 본 발명의 다른 효과들도 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 내부에 장착된 증발기(30) 및/또는 히터코어(40)를 통과한 공기를 각 벤트(20a,20b,20c,20d)를 통해 차내로 송풍하는 차량용 공기조화장치의 상기 증발기(30)를 건조하기 위한 건조장치에 있어서,
    상기 히터코어(40)의 후방에 위치된 벤트(20d)의 내부에 장착되며, 정면은 개방되어 상기 히터코어(40)를 향하고 표면에는 차량용 공기조화장치 내의 내기가 유입될 수 있도록 관통공(91a)이 형성된 하우징(91);
    상기 하우징(91) 내부에 장착되는 모터(92); 및
    상기 모터(92)에 결합되고 회전하여 상기 관통공(91a)을 통해 유입된 공기를 상기 히터코어(40)를 통과시켜 상기 증발기(30)의 외면으로 전달하는 보조송풍팬(93);을 포함하고,
    상기 하우징(91) 전방에 마련되어 상기 하우징(91) 또는 혼합실(110)를 택일적으로 개폐하여 송풍시 히터코어(40)의 전면으로 가이드 역할을 하는 송풍도어(10e);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발기 건조장치.
  2. 삭제
  3. 증발기(30)와 히터코어(40)가 마련된 냉풍유로(130) 및 온풍유로(140)와, 상기 히터코어(40)에서 열교환된 공기가 유입되는 혼합실(110)가 마련된 차량용 공기조화장치의 상기 증발기(30)를 건조하기 위한 건조방법에 있어서,
    1) 각각 상기 히터코어(40)의 전, 후방에 마련된 템프도어(10t)와 송풍도어(10e)가 회전하여 송풍시 히터코어(40)의 전면으로 가이드 역할을 할 수 있도록 상기 온풍유로(140)와 혼합실(110)를 차단하는 단계; 및
    2) 상기 히터코어(40)의 후방에 마련된 건조장치가 상기 차량의 내기를 상기 송풍도어(10e)의 회전으로 개방된 전면을 통해 상기 히터코어(40)를 통과시켜 상기 증발기(30) 표면으로 송풍하는 단계;를 포함하고,
    상기 1)단계 이전에, 상기 증발기(30) 내부를 유동하는 냉매의 유동과 상기 냉풍유로(130)로 공기를 송풍하는 메인송풍팬의 구동이 중지되는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발기 건조방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 2)단계는 상기 차량의 엔진이 멈춘 후 일정 시간 동안 지속됨을 특징으로 하는 증발기 건조방법.
  6. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 건조장치는 청구항 1항에 따른 건조장치인 것을 특징으로 하는 증발기 건조방법.
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