KR101264616B1

KR101264616B1 - 축냉 시스템

Info

Publication number: KR101264616B1
Application number: KR1020100086947A
Authority: KR
Inventors: 오광헌; 전영하; 임홍영
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2013-05-24
Also published as: KR20120024189A

Abstract

냉방모드 상태에서 엔진정지시에도 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 축냉 시스템가 개시된다. 축냉 시스템은 공조케이스와, 상기 공조케이스 내부의 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어를 포함하여 이루어진 축냉 시스템에 있어서, 상기 증발기 내에 형성되는 냉각수유로와, 상기 히터코어를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로를 순환하도록 상기 히터코어와 상기 증발기를 상호 연결시키는 순환유로, 및 상기 증발기를 통과한 냉각수가 순환되도록 상기 순환유로에 연결되어 축냉 기능을 수행하는 저장탱크를 포함한다. 따라서, 축냉 효과가 향상될 뿐 아니라, 엔진정지 후 효과적으로 공기의 온도를 차갑게 유지할 수 있다.

Description

축냉 시스템{A COLD THERMAL STORAGE SYSTEM}

본 발명은 축냉 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진 정지시에도 축냉 또는 축열을 지속하도록 효율적인 시스템이 구현된 축냉 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 공조장치는 자동차 실내를 냉,난방하거나 윈드실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전후방 시야가 확보될 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품이다. 이러한 차량용 공조장치는 통상 난방장치와 냉방장치를 동시에 갖추고 있어서 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 환기하게 된다.

이러한 공조장치는, 송풍기 유니트, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트의 독립적인 구조에 따라, 상기 3개의 유니트들이 독립적으로 구비되는 쓰리 피스 타입(Three Piece Type)과, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트가 공조케이스에 내장되고 송풍기 유니트가 별도의 유니트로 구비되는 세미 센터 타입(Semi-Center type)과, 그리고 상기 3개의 유니트가 모두 공조케이스에 내장되는 센터마운팅 타입(Center Mounting Type) 등으로 구별된다.

도 1은 세미 센터 타입 공조장치를 도시한 것으로서, 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기(미도시)와, 증발기(2)와, 히터코어(3), 및 온도조절도어(15)를 포함한다.

공조케이스(10)는 입구측에 공기유입구(11)가 형성되고 출구측에는 각각 모드도어(16)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c,12d)가 설치된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍시킨다. 그리고, 증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)에 내장된다. 온도조절도어(15)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치됨과 아울러 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍통로(P1)와 상기 히터코어(3)를 통과하는 온풍통로(P2)의 개도를 조절한다.

또한, 히터코어(3)의 후방측과 상기 플로어 벤트(12c,12d)의 사이에는 격벽(17)이 형성되어 서로 구획되어 있다. 여기서, 상기 플로어 벤트(12c,12d)는 앞좌석용 플로어 벤트(12c)와 뒷좌석용 플로어 벤트(12d)로 분리되어 있다.

이와 같이 구성된 차량용 공조장치(1)에 의하면, 최대냉방모드가 가동될 경우, 상기 온도조절도어(15)는, 상기 냉풍통로(P1)를 개방함과 아울러 온풍통로(P2)를 폐쇄하게 된다. 이에 따라 미도시된 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는, 증발기(2)를 거치면서 증발기(2)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 상기 냉풍통로(P1)를 통해 믹싱챔버(Mixing Chamber, MC)쪽으로 유동하게 되고, 이후 소정의 공조모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통해 차량 실내로 토출됨으로써, 차량 실내의 냉방이 수행된다.

또한, 최대난방모드가 가동될 경우, 상기 온도조절도어(15)는, 상기 냉풍통로(P1)를 폐쇄함과 아울러 온풍통로(P2)를 개방하게 된다. 이에 따라 미도시된 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는, 증발기(2)를 통과한 후 온풍통로(P2)를 통하여 히터코어(3)를 거치면서 히터코어(3)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 믹싱챔버(MC)쪽으로 유동하게 되고, 이후 소정의 공조모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통하여 차량 실내로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.

그리고, 믹싱모드가 가동될 경우에는, 상기 온도조절도어(15)는 중립위치로 회전하여, 상기 믹싱챔버(MC)에 대하여 상기 냉풍통로(P1) 및 상기 온풍통로(P2)를 모두 개방시킨다. 따라서, 증발기(2)를 거친 냉기와 히터코어(3)를 거친 온기가 믹싱챔버(MC) 쪽으로 유동하여 혼합된 후, 소정의 공조모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통해 차량 실내로 토출된다.

한편, 최근에는 환경을 보호하고 차량 엔진의 연비 향상을 위하여, 교통 신호 대기 등과 같은 정차시에 엔진을 자동적으로 정지시키는 차량(예컨대, 하이브리드 차량과 같이 경제적으로 주행하는 차량)이 실용화되고 있다.

그러나, 공조장치(1)에서 냉동사이클을 구성하는 압축기(미도시)는 대체로 차량 엔진에 의하여 구동되는데, 전술한 경제적인 차량에서는 엔진이 정지될 때마다 압축기도 정지되어 에어컨이 오프 되며, 이 경우 여름철에 냉방용 증발기(2)의 온도가 상승하여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도도 급격히 상승하여 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제가 있었다.

상기한 문제를 해결하기 위해 도 1과 같이, 증발기(2)의 후방측에 축냉열교환기(4)를 설치하고 있으나, 이 경우, 엔진정지(압축기 정지)로 인한 에어컨 오프시에는 축냉열교환기(4)에만 의존하여 토출온도가 상승하는 것을 완화시키기 때문에 온도가 상승하는 것을 막아주는 데에는 한계가 있었다.

또한, 상기 증발기(2)를 통과한 차가운 공기에 의해서만 축냉열교환기(4)에 축냉하기 때문에 신속한 축냉이 어려운 문제가 있고, 엔진정지시에는 축냉을 지속할 수 없는 문제도 있었다.

그리고, 겨울철에 정차시, 난방성능을 보완해주는 장치가 없어서 엔진이 정지되면 히터코어(3)로 순환되는 냉각수도 멈추기 때문에 공조케이스(10)로부터 차량 실내로 차가운 바람이 토출되어 공기의 온도가 급격히 하강하고 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제가 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 냉방모드 상태에서 엔진정지시에도 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 축냉 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 축냉 시스템은 공조케이스와, 상기 공조케이스 내부의 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 구비되는 것으로서, 상기 증발기 내에 형성되는 냉각수유로, 및 상기 히터코어를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로를 순환하도록 상기 히터코어와 상기 증발기를 상호 연결시키는 순환유로를 포함한다.

또한,본 발명의 다른 양상에 따른 축냉 시스템은 공조케이스와, 상기 공조케이스 내부의 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 구비되는 것으로서, 상기 증발기 내에 형성되는 냉각수유로와, 상기 히터코어를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로를 순환하도록 상기 히터코어와 상기 증발기를 상호 연결시키는 순환유로, 및 상기 증발기를 통과한 냉각수가 순환되도록 상기 순환유로에 연결되어 축냉 기능을 수행하는 저장탱크를 포함한다.

본 발명에 따른 축냉 시스템은 냉각수의 차가운 냉기를 증발기 및 저장탱크에 유지시킴으로써, 엔진정지 시에도 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 상승되는 것이 방지되어 탑승자의 불쾌감을 줄일 수 있으며, 일정시간 동안은 축냉을 지속할 수 있으므로 축냉 효과가 향상될 뿐 아니라, 엔진정지 후 효과적으로 공기의 온도를 차갑게 유지할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

또한, 저장탱크를 열매유와 축열재와의 비중 차이 및 축열재의 잠열을 이용한 직접 접촉 방식의 열교환 시스템으로 구현하여 보다 효율적인 축냉 효과를 얻을 수 있다.

또한, 증발기와 히터코어의 사이에 온도조절도어를 설치함으로써, 더욱 세밀한 온도제어가 가능함과 동시에 엔진정지시 냉풍유로를 폐쇄하여 모든 공기가 히터코어를 통과하도록하여 축냉,축열을 최대한 사용하고 이로인해 급격한 온도변화를 방지할 수 있다.

또한, 바이패스유로가 구성되어 차가운 냉각수를 신속히 저장탱크로 순환함으로써 축냉열을 빠르게 저장탱크에 저장할 수 있다.

또한, 증발기 출구 측에 보조열교환기를 추가로 설치하여 보다 신속히 축냉열을 저장탱크에 저장할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 3은 본 발명에 따른 축냉 시스템의 저장탱크를 도시한 단면도이고,
도 4는 도 3의 변형 예에 따른 축냉 시스템의 저장탱크를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 온도조절도어를 생략하고 바이패스도어를 설치한 경우를 도시한 것이며,
도 6은 본 발명에 따른 증발기의 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 냉방모드를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 엔진 정지시의 냉방모드를 도시한 것이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 11은 도 10의 실시 예에 따른 증발기 및 보조열교환기를 도시한 사시도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 축냉 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 축냉 시스템의 저장탱크를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 변형 예에 따른 축냉 시스템의 저장탱크를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 온도조절도어를 생략하고 바이패스도어를 설치한 경우를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명에 따른 증발기의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 냉방모드를 도시한 것이며, 도 8은 본 발명에 따른 축냉 시스템에서 엔진 정지시의 냉방모드를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축냉 시스템은, 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에는 복수개의 공기토출구가 형성됨과 아울러 내부에는 공기유입구와 복수개의 공기토출구를 연통하는 공기통로가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기통로상에 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기(101) 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(102)를 포함하는 차량용 공조장치에 구비된다.

즉, 축냉 시스템은 냉각수유로(145), 및 상기 히터코어(102)를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로(145)를 순환하도록, 상기 히터코어(102)와 상기 증발기(101)를 상호 연결시키는 순환유로(150)를 포함한다.

또한, 상기 공조케이스(110)의 공기유입구에는 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍팬(184)이 설치된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)의 출구측에 형성된 복수개의 공기토출구는, 차량의 앞유리쪽으로 공기를 토출시키기 위한 디프로스트 벤트(112a)와, 앞좌석 탑승자의 얼굴쪽으로 공기를 토출시키기 위한 페이스 벤트(112b)와, 탑승자의 발쪽으로 공기를 토출시키기 위한 플로어 벤트(112c)가 형성된다.

아울러, 상기 디프로스트 벤트(112a)와, 페이스 벤트(112b)와, 플로어 벤트(112c)는 각각 모드 도어(113)에 의하여 개폐된다.

도면에서는 회전축을 중심으로 그 양측의 플레이트가 회전하는 센터 피봇타입의 모드도어(113)가 설치된 경우만 도시하였지만, 이 외에도 다양한 도어 형태가 설치될 수 있다.

또한, 상기 모드도어(113)들과 아래에서 설명될 온도조절도어(130)는 상기 공조케이스(110)의 외측면에 설치된 엑츄에이터(미도시)를 통해 직접 구동되거나 또는 엑츄에이터로 구동되는 캠(미도시)이나 레버(미도시) 등에 연결되어 회전 작동하게 된다.

또한, 상기 증발기(101)에는 냉매가 순환되도록 냉매파이프(101)가 연결된다. 응축기(182), 팽창밸브(183)를 거쳐 증발기(101)로 공급되는 냉매는 증발기(101)의 입구파이프(193)로 유입되고 튜브(192)를 순환한 후 출구파이프(194)를 통해 압축기(181)로 토출된다.

그리고, 상기 증발기(101) 내에는 냉각수유로(145)가 형성된다. 냉각수유로(145)는 증발기(101) 내의 코어(196) 측에 형성된다. 코어(196)는 증발기(101)의 튜브(192)의 사이에 형성된다. 또한, 냉각수유로(145)에는 순환유로(150)가 연결되어, 히터코어(102)를 순환한 냉각수는 순환유로(150) 및 냉각수유로(145)를 순환한다. 즉, 순환유로(150)는 엔진(185)의 냉각수가 증발기(101)로 순환될 수 있도록, 히터코어(102)와 증발기(101)를 상호 연결시키는 기능을 수행하게 된다.

냉방모드 시 증발기(101)를 거쳐 차가워진 공기는 히터코어(102)를 지나면서 히터코어(102)를 순환하는 엔진 냉각수를 차갑게 냉각시키고, 이와 같이 차가워진 냉각수는 엔진이 정지되어도 일정 시간동안 냉기를 유지한다.

본 발명의 구성으로 인해, 엔진정지 시 히터코어(102)를 순환하는 냉기를 유지한 냉각수가 순환유로(150) 및 냉각수유로(145)를 통해 증발기(101)를 순환함으로써 축냉 시스템이 구현되어, 순환유로(150) 및 냉각수유로(145)를 통해 증발기(101)를 순환하는 냉각수가 증발기(101)의 급격한 온도 상승을 방지하여 차량 탑승자에게 불쾌감을 주는 현상을 줄일 수 있다.

또한, 순환유로(150) 상에는 증발기(101)를 통과한 냉각수가 순환되는 저장탱크(140)가 설치된다. 저장탱크(140)는 축냉 또는 축열 기능을 수행하는 것으로, 엔진정지 시 순환유로(150) 및 냉각수유로(145)를 통해 증발기(101)를 순환하여 축냉 기능을 하는 냉각수를 보다 효율적으로 축냉시키는 기능을 하게 된다.

저장탱크(140)는 탱크케이스(142)와, 축열재(141)와, 공급부(144), 및 회수부(143)를 포함한다.

축열재(141)는 탱크케이스(142) 내에 수용된다. 축열재(141)의 상하에는 열매유가 상하에 분리되게 형성되며, 이 경우 열매유는 축냉매체로서 작용하는 것으로, 물, 글리콜 등일 수 있으며 순환유로(150)를 흐르는 엔진 냉각수일 수 있다. 또한, 축열재(141)는 냉각수보다 큰 비중을 갖는 것에서 채택되는 것이 바람직하다.

결국, 축열재(141)는 냉각수에 직접 접촉되어, 냉각수와 축열재(141) 사이의 비중 차이에 의해 열교환을 수행한다. 이 경우, 공급부(144)는 축열재(141)의 상부로 냉각수를 공급하며, 회수부(143)는 축열재(141) 하부의 냉각수를 회수하는 기능을 한다. 이와 같이, 저장탱크(140)의 상단에 축냉매체인 냉각수의 유입구를 형성함으로써, 밀도의 차이로 인해 전체적인 저장탱크(140)의 온도를 균일하게 하고 저장탱크(140) 내의 낮은 온도를 히터코어(102) 측으로 유출되게 함으로써 축냉효과를 높일 수 있다.

축열재(141)는 파라핀 계열, 염화칼슘, 초산 나트륨, 염화 마그네슘, 만니톨(Mannitol) 등에서 채택되어 사용될 수 있으며, 시스템에 맞게 적절히 채택하여 사용할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 축열재(141)는 서로 다른 융점을 갖고 적층된 복수개로 구성될 수 있다. 즉, 축열재(141)는 제1축열재(141a) 및 제2축열재(141b)로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1축열재(141a)는 제2축열재(141b)보다 상부에 위치하며, 제1축열재(141a)의 융점이 제2축열재(141b)보다 높다. 이와 같이, 하부로 갈수록 융점이 낮은 축열 소재를 배치하여, 축열 소재의 밀도 차이로 열교환시킬 수 있으므로 탱크 내의 온도를 안정적으로 획득할 수 있다.

또한, 상기 복수의 축열재(141)의 각 층에는 축냉열을 사용할 수 있도록 유출입구가 각각 형성될 수 있다. 따라서, 축냉 효과가 필요한 경우 각 유출입구를 통해 순차적인 축냉열의 이용이 가능하다.

그리고, 상기 히터코어(102)에는 엔진 냉각수를 히터코어(102)로 공급할 수 있도록 하는 공급파이프(103) 및 히터코어(102)를 통과한 냉각수가 엔진측으로 배출될 수 있도록 하는 배출파이프(104)가 연결된다.

또한, 상기 공급파이프(103)와 배출파이프(104)상에는 상기 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 제어하는 유량제어밸브(120)가 구비된다.

따라서, 난방모드시에는 유량제어밸브(120)를 통해 공급파이프(103) 및 배출파이프(104)를 개방함으로써 엔진으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수가 공급파이프(103)를 통해 히터코어(102)로 유입되고, 히터코어(102)로 유입된 뜨거운 냉각수는 히터코어(102)를 통과하는 공기를 가열한 후 배출파이프(104)를 통해 다시 엔진으로 복귀하게 된다.

냉방모드시에는 유량제어밸브(120)를 통해 공급파이프(103) 및 배출파이프(104)를 폐쇄함으로써, 엔진(185)으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수는 히터코어(102)로 유입되지 못하고 바이패스 하여 다시 엔진으로 복귀하게 된다. 이때, 상기 히터코어(102)의 내부에 채워져 있는 냉각수는 흐르지 못하고 정체되어 있게 된다.

이처럼, 상기 유량제어밸브(120)를 통해 난방모드시에는 히터코어(102)로 뜨거운 냉각수를 공급하여 난방역할을 수행하고, 냉방모드시에는 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 차단하게 되는 것이다.

또한, 히터코어(102)와 증발기(101) 사이의 순환유로(150) 상에는 순환펌프(105)가 설치된다. 순환펌프(105)는 상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 차단할 경우, 상기 히터코어(102)의 냉각수를 상기 순환유로(150)로 순환시킨다.

즉, 상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 차단하게 되면, 엔진(185)측과는 단절되고 히터코어(102)와, 증발기(101), 및 저장탱크(140)만을 순환하는 폐회로가 만들어지며, 상기 순환펌프(105)는 이러한 폐회로를 따라 냉각수를 순환시키게 된다.

도면에서는 상기 순환펌프(105)를 히터코어(102)와 증발기(101) 사이의 순환유로(150) 상에 설치하였지만, 상술한 폐회로를 따라 냉각수를 순환시킬 수 있는 곳이면 어디에든 설치할 수 있다.

그리고, 상기 공조케이스(110) 내부의 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에는 상기 히터코어(102)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 상기 히터코어(102)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절함으로써, 냉풍과 온풍의 혼합되는 양을 조절하여 온도를 조절하는 온도조절도어(130)가 설치된다.

따라서, 상기 온도조절도어(130)에 의해 냉풍과 온풍의 혼합되는 양을 세밀하게 조절할 수 있기 때문에 더욱 세밀한 온도제어가 가능하다.

또한, 엔진정지시에는 상기 온도조절도어(130)가 냉풍유로(P1)를 폐쇄하도록 작동하여, 상기 증발기(101)를 통과한 공기가 모두 히터코어(102)를 통과하도록 함으로써, 축냉 기능을 최대한 사용하고 이로인해 급격한 온도변화를 방지할 수 있다.

즉, 냉방모드 중 엔진정지시에는 상기 저장탱크(140)에 저장된 차가운 냉각수가 히터코어(102) 및 증발기(101)를 순환하므로 증발기(101)를 통과한 공기가 모두 히터코어(102)를 통과하면서 차갑게 냉각되어 축냉을 최대한 사용하게 되고 공조케이스(110)에서 토출되는 공기의 급격한 온도변화를 방지하게 된다.

이처럼, 상기 하나의 온도조절도어(130)를 통해 세밀한 온도제어와 엔진정지시 냉풍유로(P1)를 폐쇄하여 모든 공기가 히터코어(102)를 통과하도록 하는 역할을 동시에 수행하게 된다.

또한, 상기 온도조절도어(130)는 냉방모드시 냉풍유로(P1)와 온풍유로(P2)를 모두 개방하게 되는데, 즉, 초기 냉방모드시 온도조절도어(130)를 통해 냉풍유로(P1)와 온풍유로(P2)를 개방하게 되면, 증발기(101)에서 차가워진 공기 중 일부는 히터코어(102)를 통과하지만 일부는 냉풍통로를 통해 히터코어(102)를 바이패스 함으로써, 최대냉방 속효성을 향상할 수 있다.

한편, 상기 온도조절도어(130)는 엔진 가동중의 냉방모드시에만 냉풍유로(P1) 및 온풍유로(P2)를 모두 개방하게 되고, 엔진 가동중의 난방모드시 및 냉방모드 상태에서 엔진 정지시에는 상기 냉풍유로(P1)를 폐쇄하게 된다.

또한, 상기 온도조절도어(130)는 도 2와 같이 플랫(flat) 타입으로 구성할 수도 있고, 도면에는 도시하지 않았지만, 돔형 타입이나 슬라이딩 타입 등으로도 구성할 수도 있다.

그리고, 도 5와 같이, 상기 온도조절도어(130)를 생략할 수도 있다. 상기 온도조절도어(130)를 생략할 경우에는 상기 히터코어(102)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)에 바이패스도어(160)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 바이패스도어(160)는, 엔진 가동중의 냉방모드시에만 냉풍유로(P1)를 개방하게 되고, 엔진 가동중의 난방모드시 및 냉방모드 상태에서 엔진 정지시에는 상기 냉풍유로(P1)를 폐쇄하게 된다.

한편, 도 5와 같이 온도조절도어(130)가 생략된 경우에는, 상기 유량제어밸브(120)를 통해 히터코어(102)로 공급되는 냉각수량을 조절하여 온도를 조절할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 축냉 시스템의 작용을 설명하기로 한다.

가. 냉방모드시(도 7참조),

냉방모드시에는 상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 완전히 차단하게 되고, 상기 온도조절도어(130)는 냉풍유로(P1)와 온풍유로(P2)를 모두 개방하게 된다.

또한, 상기 순환펌프(105)가 가동하게 된다.

따라서, 송풍기에 의해 공조케이스(110)의 공기유입구를 통해 유입된 공기는, 상기 증발기(101)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 이 냉기 중 일부는 냉풍유로(P1)를 통해 히터코어(102)를 바이패스 하고, 일부는 온풍유로(P2)를 통해 히터코어(102)를 통과한 후, 공조모드에 따라 모드도어(113)에 의해 개방된 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.

상기의 과정에서 증발기(101)를 통과하면서 냉각된 냉기가 히터코어(102)를 통과하면서 히터코어(102)내의 냉각수를 냉각시키게 되어, 냉각수가 차가워진 상태가 된다.

이때, 순환펌프(105)에 의해 냉각수는 순환유로(150) 및 냉각수유로(145)를 통해 증발기(101)를 순환하면서 차가운 냉기가 급격하게 온도 상승되지 않고 냉기를 보다 지속적으로 유지하게 된다.

아울러, 상기 순환펌프(105)에 의해 차가운 냉각수가 상기 저장탱크(140)로 순환하게 되면서, 저장탱크(140)는 냉기를 저장하게 된다.

나. 냉방모드 중 엔진 정지시(도 8참조),

냉방모드 상태로 주행중에 신호 대기시 또는 정차시 차량의 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지되면서 에어컨이 오프되게 되는데, 이때 증발기(101)의 온도가 상승하기 때문에 증발기(101)를 통과한 공기의 온도도 급격히 상승할 수 있지만, 냉방모드 시 차가워진 냉각수가 순환유로(150)를 통해 증발기(101) 내에 형성된 냉각수유로(145)를 흘러 증발기(101)의 급격한 온도 상승을 원천적으로 완화시키게 된다.

아울러, 이 경우에는 도 8과 같이, 온도조절도어(130)를 통해 냉풍유로(P1)가 폐쇄되어 증발기(101)를 통과한 공기 전체가 히터코어(102)를 통과하게 된다. 이때, 상기 순환펌프(105)는 계속 가동하여 저장탱크(140)내에 저장되어 있던 차가운 냉각수를 히터코어(102) 및 증발기(101)로 순환시킨다.

따라서, 증발기(101)를 통과하면서 상승한 공기의 온도가 히터코어(102)내의 차가운 냉각수에 의해 다시 하강하게 되므로, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 순환유로(150) 상에는 바이패스유로(151)가 더 구비된다. 바이패스유로(151)는 상기 증발기(101)에서 축냉된 냉각수를 상기 저장탱크(140) 측으로 신속히 순환시키는 기능을 수행한다.

바이패스유로(151)는 히터코어(102)의 냉각수 출구와 순환펌프(105)의 사이에서 분기되어 저장탱크(140)의 냉각수 출구 측에 연결될 수 있다. 이 경우, 순환유로(150) 상에서 바이패스유로(151)가 분기되는 지점에 삼방향밸브(152)를 설치할 수 있다.

또한, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 축냉 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며, 도 11은 도 10의 실시 예에 따른 증발기 및 보조열교환기를 도시한 사시도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 증발기(101)의 외부에는, 상기 순환유로(150)를 흐르는 냉각수와 상기 증발기(101)를 흐르는 냉매를 열교환시키는 보조열교환기(210)를 더 구비한다.

이 경우, 상기 보조열교환기(210)는 압축기(181)의 입구와 상기 증발기(101)의 출구 사이에 위치한 냉매 출구파이프(194)상에 형성된다. 보조열교환기(210)는 판형 열교환기의 형태로 구현될 수 있다.

결국, 증발기(101)의 출구파이프(194)를 이용하여 냉매와 축냉매체인 냉각수를 열교환 시킴으로써 축냉열을 신속하게 저장탱크(140)에 저장할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 증발기(101) 내에 냉각수유로(145)를 형성하고, 상기 히터코어(102)를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로(145)를 순환하도록 순환유로(150)가 상기 히터코어(102)와 상기 증발기(101)를 상호 연결시키며, 상기 증발기(101)를 통과한 냉각수가 순환되도록 저장탱크(140)가 상기 순환유로(150)에 연결되도록 설치한 구성을 세미 센터 타입 공조장치에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고, 센터마운팅 타입 공조장치, 쓰리 피스 타입 공조장치, 좌,우 독립제어 공조장치 등 모든 공조장치에 동일한 방법으로 적용할 수 있으며 동일한 효과를 얻을 수 있다.

101: 증발기 102: 히터코어
103: 공급파이프 104: 배출파이프
110: 공조케이스 112a: 디프로스트 벤트
112b: 페이스 벤트 112c: 플로어 벤트
113: 모드도어 120: 유량제어밸브
130: 온도조절도어 140: 저장탱크
145 : 냉각수유로 150 : 순환유로
151 : 바이패스유로 160: 바이패스도어
210 : 보조열교환기

Claims

공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기(101) 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(102)를 포함하여 이루어진 축냉 시스템에 있어서,
상기 증발기(101) 내에 형성되는 냉각수유로(145);
상기 히터코어(102)를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로(145)를 순환하도록, 상기 히터코어(102)와 상기 증발기(101)를 상호 연결시키는 순환유로(150); 및
상기 증발기(101)를 통과한 냉각수가 순환되도록 상기 순환유로(150)에 연결되어 축냉 기능을 수행하며, 냉각수보다 큰 비중을 갖고 잠열을 이용하는 축열재(141)를 구비하며, 상기 축열재(141)의 상하에 분리되게 형성되어 냉각수를 상기 축열재(141)에 직접 접촉시켜 열교환을 수행하는 저장탱크(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기유동방향 상류측에 설치되어 냉매가 순환하는 증발기(101) 및 그 하류측에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(102)를 포함하여 이루어진 축냉 시스템에 있어서,
상기 증발기(101) 내에 형성되는 냉각수유로(145);
상기 히터코어(102)를 순환하는 냉각수가 상기 냉각수유로(145)를 순환하도록, 상기 히터코어(102)와 상기 증발기(101)를 상호 연결시키는 순환유로(150); 및
상기 증발기(101)를 통과한 냉각수가 순환되도록 상기 순환유로(150)에 연결되어 축냉 기능을 수행하며, 서로 다른 융점을 갖고 적층된 복수의 축열재(141)를 구비한 저장탱크(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 저장탱크(140)는:
상기 축열재(141)를 내부에 수용하는 탱크케이스(142);
상기 축열재(141)의 상부로 냉각수를 공급하는 공급부(144); 및
상기 축열재(141)의 하부의 냉각수를 회수하는 회수부(143)를 구비하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉각수유로(145)는 상기 증발기(101) 내에 형성된 코어(196)에 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 공조케이스(110) 내부의 증발기(101)와 히터코어(102) 사이에는 상기 히터코어(102)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 상기 히터코어(102)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절하는 온도조절도어(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 히터코어(102)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)에 바이패스도어(160)가 설치되는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
냉각수를 상기 히터코어(102)로 공급하기 위한 공급파이프(103)와, 상기 히터코어(102)를 통과한 냉각수를 엔진측으로 배출하기 위한 배출파이프(104)상에는 상기 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 제어하는 유량제어밸브(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 차단할 경우, 상기 히터코어(102)의 냉각수를 상기 순환유로(150)로 순환시키는 순환펌프(105)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 순환펌프(105)는 상기 히터코어(102)와 상기 증발기(101) 사이의 순환유로(150)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 순환유로(150) 상에는 상기 증발기(101)에서 축냉된 냉각수를 상기 저장탱크(140) 측으로 신속히 순환시키기 위한 바이패스유로(151)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 증발기(101)의 외부에는, 상기 순환유로(150)를 흐르는 냉각수와 상기 증발기(101)를 흐르는 냉매를 열교환시키는 보조열교환기(210)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 보조열교환기(210)는 압축기(181)의 입구와 상기 증발기(101)의 출구 사이에 위치한 냉매 출구파이프(194)상에 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 축열재(141)의 각 층에는 축냉열을 사용할 수 있도록 유출입구가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 축냉 시스템.