KR101295911B1 - 자동차용 공조장치 - Google Patents

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이해준
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김영철
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한라비스테온공조 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조케이스 내부에 보조도어를 구비하여, 히터코어를 통과한 공기가 상기 보조도어를 따라 전열히터로 유입되도록 하고, 증발기를 통과한 냉기가 상기 히터코어로 역류되지 않도록 함으로써 난방성능 및 냉방성능이 향상된 자동차용 공조장치에 관한 것이다.
이에 본 발명에 의한 자동차용 공조장치는 일 측에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고, 타 측에 공기가 배출되는 다수개의 벤트가 형성되며, 내부에 공기의 유통을 제어하는 다수개의 조절 도어와 유입된 공기를 냉각시키는 증발기 및 유입된 공기를 가열시키는 히터코어와 전열히터가 구비되는 공조장치에 있어서,
상기 전열히터는 상기 히터코어의 공기흐름방향 하류측에 배치되며, 상기 전열히터의 상부 또는 하부의 바이패스통로를 폐쇄함으로써 상기 히터코어를 통과한 공기가 상기 바이패스통로를 통해 누출되는 것을 방지하고 상기 증발기를 통과한 공기가 상기 히터코어측으로 역류되는 것을 방지하는 보조도어가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 보조도어에 의해 바이패스 통로가 폐쇄됨으로써, 상기 히터코어를 통과한 공기가 상기 바이패스 통로를 통해 누출되는 것이 방지되어 난방성능이 향상되며, 증발기를 통과한 냉기가 상기 히터코어로 역류되는 것이 방지되어 냉방성능이 향상된다는 작용효과가 있다.
공조케이스, 히터코어, 전열히터, PTC, 보조도어

Description

자동차용 공조장치{air conditioner for vehicle}
도 1은 일반적인 공조장치의 사시도.
도 2는 일반적인 공조장치의 단면도.
도 3은 종래의 공조장치의 사시도.
도 4는 종래의 공조장치의 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 공조장치의 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 공조장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 의한 다른 실시예의 공조장치의 단면도.
도 8은 도 7의 전열히터 정면도.
도 9는 본 발명에 의한 보조도어의 다른 실시예를 나타낸 도면.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 공조장치 11: 공기 유입구
12: 안내벽 13: 제 1공기유로
14: 제 2공기유로 15: 조절 도어
15a: 템프 도어 15b: 디프로스트 도어
15c: 페이스 도어 15d: 플로어 도어
15e: 보조도어 16: 벤트
16a: 디프로스트 벤트 16b: 페이스 벤트
16c: 플로어 벤트 17: 상부고정벽
18: 하부고정벽 19: 회동축
20: 구동부재 21: 전열히터
22: 기둥부재 23: 관통공
24: 바이패스 통로 30: 히터코어
40: 증발기
본 발명은 자동차용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조케이스 내부에 보조도어를 구비하여, 히터코어를 통과한 공기가 상기 보조도어를 따라 전열히터로 유입되도록 하고, 증발기를 통과한 냉기가 상기 히터코어로 역류되지 않도록 함으로써 난방성능 및 냉방성능이 향상된 자동차용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 여러 가지 기후조건 이나 주행 조건에 관계없이 탑승자에게 쾌적한 환경을 제공하여 안전운행이 이루어질 수 있도록 실내에 온풍 내지 냉풍을 공급하는 공조장치가 구비된다.
자동차의 실내에 온풍 내지 냉풍을 공급하여 쾌적한 환경을 유지할 수 있도 록 하는 상기 공조장치는, 송풍팬을 구비한 블로워 유닛(Blower unit)에 의해 공조케이스 내부로 유입된 공기를 냉매가 유통되는 증발기 또는 엔진의 냉각수가 유통되는 히터코어를 선택적으로 통과시켜 열교환 시킨 후, 자동차 실내의 각 공기 토출구와 연통된 벤트(Vent)를 통하여 냉풍 또는 온풍상태로 자동차 실내의 여러 곳으로 분배됨으로서 자동차의 실내를 냉방 내지 난방하는 장치이다.
이러한 상기 공조장치는 블로워 유닛, 증발기 유닛, 히터코어 유닛이 각각 독립적으로 구성된 쓰리 피스 타입(Three Piece Type) 공조장치, 증발기 유닛 및 히터코어 유닛이 하나의 공조케이스에 일체로 구성된 세미-센터 마운트 타입(Semi-Center Mount Type) 공조장치, 및 상기 세 가지 유닛이 모두 하나의 공조케이스에 일체로 구성된 센터 마운트 타입(Center Mount Type) 공조장치로 분류된다.
도 1과 도 2는 일반적인 세미-센터 마운트 타입 공조장치를 나타낸 도면으로서, 공조케이스(110)는 블로워 유닛(미도시)에 의해 유입된 공기가 유로를 따라 각각의 벤트(116)로 배출되도록 하부면으로부터 상부면측으로 굴곡 연장된 안내벽(112)에 의해 제 1공기유로(113) 제 2공기유로(114)로 구획되어 있다.
상기 제 1공기유로(113)의 상류쪽과 하류쪽에는, 증발기(140) 와 히터코어(130)가 각각 설치되어 있고, 상기 제 1공기유로(113)상에는, 상기 증발기(140)에 의해 냉각된 공기를 통과시키는 냉풍통로(C)와 상기 히터코어(130)에 의해 가열된 공기를 통과시키는 온풍통로(H)가 각각 형성되어 있고, 상기 증발기(140)와 히터코어(130) 사이에는, 상기 냉풍통로(C)와 온풍통로(H)를 선택적으로 통과하는 공기의 양을 조절하는 템프 도어(15a)가 회동가능하게 설치되어 있다.
한편, 상기 공조케이스(110)의 출구측에는 상기 템프 도어(15a)의 개도정도에 따라 공급되는 공기를 자동차의 전면 유리쪽으로 토출함으로서 자동차의 성에를 제거하기 위한 디프로스트 벤드(Defrost Vent, 16a), 공기를 자동차 실내의 상반부로 토출하기 위한 페이스 벤트(Face Vent, 16b), 및 공기를 자동차 실내의 하반부로 토출하기 위한 플로어 벤트(Floor Vent, 16c)가 각각 설치됨에 동시에 상기 각 벤트(16)들을 통하여 토출되는 냉풍 내지 온풍의 양을 선택적으로 조절하기 위한 디프로스트 도어(15b), 페이스 도어(15c), 플로어 도어(15d)가 각각 형성되어 있다.
상기 공조장치에서, 차량의 실내에 온풍을 공급하여 온도가 상승되도록 하는 난방시스템의 경우, 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 자동차 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 까지는 장시간이 소요되므로 엔진 가동 후 초기 난방의 효과를 기대할 수 없다.
이에 따라 자동차의 초기 난방을 위해, 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도 특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 전열히터가 개발되어 왔다.
상기 PTC소자는 산화반도체로써 온도가 일정범위를 벗어나 상승하게 되면 저항이 급격히 증가하여 전류의 공급이 줄어들게 되고 이로 인해 온도가 저하되면 저항이 감소하여 다시금 전류가 흐르게 되어 온도가 올라가는 원리로 일정한 발열온도를 유지하는 자기 온도 제어기능이 있다. 이러한 특성은 과부하 및 과발열을 방 지하고 설정온도를 조정함으로써 발열온도를 원하는 수준으로 손쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
도 3과 4는 종래의 세미-센터 마운트 타입 공조장치를 나타낸 도면으로서, 공조케이스(110) 내부에 구비된 히터코어(130)의 전방에 PTC소자를 이용한 전열히터(121)가 배치되어, 상기 전열히터(121)에 의해 엔진의 열이 일정온도까지 상승되기 전 즉, 엔진 주위를 흐르는 냉각수의 온도가 적정온도 까지 상승하기 전에도 자동차의 실내로 온풍이 공급될 수 있도록 하였다.
상기 전열히터(121)는 히터코어(130)의 전방에 배치되어 블로워 유닛(미도시)에 의해 공급되는 공기를 가열하는 역할을 수행하는데, 이때 상기 히터코어(130)를 통과한 공기들이 통과한 유로의 단면적에 비해 상기 전열히터(121)의 단면적이 작아 블로워 유닛(미도시)에 의해 공급된 공기 중 다량의 공기가 상기 전열히터(121)의 상부 또는 하부에 형성된 바이패스 통로(124)를 통해 누출되어 상기 전열히터(121)를 통과하지 못하고 자동차의 실내에 공급된다.
아울러, 증발기(140)를 통과한 냉기가 상기 바이패스 통로(124)를 통해 상기 히터코어(130)로 역류되어 가열된다.
이와 같이 상기 히터코어(130)를 통과한 공기가 상기 전열히터(121)를 통과하지 못함으로써 가열되지 못한 공기가 자동차의 실내로 유입됨에 따라 난방효과가 저하되며, 상기 증발기를 통과한 냉기가 상기 히터코어로 역류되어 가열됨으로써 냉방성능이 저하된다는 문제점이 발생하였었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 히터코어를 통과한 공기가 전열히터를 거쳐 가열되어 자동차 실내로 공급되도록 공조케이스 내부 또는 전열히터에 보조도어를 구비함으로써 난방성능이 향상되도록 하는 자동차용 공조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증발기를 통과한 공기가 히터코어로 역류되지 않도록 보조도어를 구비함으로써 냉방성능이 향상되도록 하는 자동차용 공조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 보조도어가 외기 온도와 엔진의 온도에 따라 신속하게 개방 내지 폐쇄되도록 상기 보조도어가 회동 내지 절첩(折疊) 가능하도록 됨으로써 구조가 간단함은 물론 작동이 간편한 자동차용 공조장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차용 공조장치는 일 측에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고, 타 측에 공기가 배출되는 다수개의 벤트가 형성되며, 내부에 공기의 유통을 제어하는 다수개의 조절 도어와 유입된 공기를 냉각시키는 증발기 및 유입된 공기를 가열시키는 히터코어와 전열히터가 구비되는 공조장치에 있어서,
상기 전열히터는 상기 히터코어의 공기흐름방향 하류측에 배치되며, 상기 전 열히터의 상부 또는 하부의 바이패스통로를 폐쇄함으로써 상기 히터코어를 통과한 공기가 상기 바이패스통로를 통해 누출되는 것을 방지하고 상기 증발기를 통과한 공기가 상기 히터코어측으로 역류되는 것을 방지하는 보조도어가 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보조도어는 히터코어를 고정하는 고정벽의 단부에 구비된 회동축을 중심으로 회동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회동축에는 상기 보조도어를 회동시키는 구동부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조도어는 상기 히터코어의 상부를 고정하는 상부 고정벽 및 하부를 고정하는 하부 고정벽의 단부 또는 이들 중 선택되는 어느 하나의 단부에 구비되며, 상기 공조장치의 내부면에 밀착됨으로써 공기저항이 감소되도록 상기 내부면과 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조도어는 부채살 모양으로 절첩(折疊) 가능하도록 형성되어, 상기 전열히터가 구동되지 아니할 경우 상기 전열히터의 상단부 및 하단부 또는 이들 중 선택되는 어느 하나의 단부에 절첩(折疊)되며, 상기 전열히터가 구동될 경우 확개(擴開)되어 상기 바이패스 통로를 차단하는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 지동차용 공조장치에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 공조장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 공조장치의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 의한 다른 실시예의 공조장치의 단면도이고, 도 8은 도 7의 전열히터 정면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 보조도어의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 의한 안내벽이 구비된 공조장치를 나타낸 도면으로서, 상기 공조장치(10) 내부에는 블로워 유닛(미도시)에 의해 공급되는 공기를 냉각시키는 증발기(40)가 구비되며, 상기 증발기(40)와는 달리 블로워 유닛(미도시)에 의해 공급되는 공기를 가열시키는 히터코어(30)와 전열히터(21)가 구비된다.
상기 전열히터(21)는 히터코어(30)의 공기흐름방향 하류측에 일정거리로 이격되어 배치되며, 정온도 특성을 갖는 PTC소자를 발열체로 사용함으로써 외기나 엔진의 주위를 흐르는 냉각수의 온도에 관계없이 자동차의 전기에너지에 의해 발열되어 공기를 가열한다.
상기 히터코어(30)는 상단부를 고정하는 상부 고정벽(17)과 하단부를 고정하는 하부 고정벽(18)에 의해 공조장치(10) 내부에 고정되며, 상기 히터코어(30)를 고정하는 상기 상부 고정벽(17)과 하부 고정벽(18)의 단부에는 상기 히터코어(30)를 통과한 공기가 전열히터(21)로 유입되도록 안내하고, 상기 증발기를 통과한 냉기가 상기 바이패스 통로(24)를 통해 상기 히터코어(30)로 역류하는 것을 방지하는 보조도어(15e)가 구비된다.
상기 보조도어(15e)는 히터코어(30)를 고정하는 상부 고정벽(17)과 하부 고 정벽(18)의 단부에 구비된 회동축(19)에 의해 회동되어, 엔진이 냉각되었을 경우에는 바이패스 통로(24)를 폐쇄하여 상기 히터코어(30)를 통과한 공기가 상기 보조도어(15e)를 따라 전열히터(21)로 유입되도록 하며, 엔진이 적정온도 이상 가열되면 공기가 통과하는 유로를 개방한다.
여기서, 엔진이 적정온도 이상으로 가열되었을 경우 상기 보조도어(15e)가 개방됨은 물론 상기 전열히터(21)의 작동이 중지된다.
아울러 냉각장치가 가동될 경우에도 상기 바이패스 통로(24)를 폐쇄하여 상기 증발기(40)를 통과한 냉기가 상기 히터코어(30)측으로 역류되는 것을 방지한다.
상기 보조도어(15e)는 공조장치(10)에 구비된 구동부재(20)에 의해 상기 회동축(19)을 중심으로 회동된다.
상기 보조도어(15e)는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 히터코어(30)를 고정하는 상부 고정벽(17)과 하부 고정벽(18)의 단부에 모두 구비될 수도 있으며, 상부 고정벽(17) 또는 하부 고정벽(18) 중 선택되는 어느 한곳에만 구비될 수도 있다.
상기 보조도어(15e)가 개방되었을 경우, 상기 보조도어(15e)가 공조장치(10) 내부의 공기 흐름을 방해하지 않도록, 상기 보조도어(15e)는 벽면의 형상과 동일하게 되어 상기 벽면에 밀착되어 고정된다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예의 보조도어가 구비된 공조장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 나타낸 전열히터의 정면도로써, 상기 보조도어(15e)는 전열히터(21)의 상단부와 하단부에 부채의 주름 모양과 같이 절첩(折疊)되어 구비된 다.
상기 전열히터(21)의 상단부와 하단부에 절첩(折疊)된 보조도어(15e)는 엔진의 온도가 적정 온도이하 일 경우 확개(擴開)되어 공기가 유통되는 유로를 폐쇄함으로써, 상기 히터코어(30)를 통과한 공기가 상기 보조도어(15e)를 따라 전열히터(21)로 유입되도록 하며, 엔진이 적정 온도이상 가열되면 상기 전열히터(21)의 상단부와 하단부를 향해 절첩(折疊)되어 공기가 유통되는 유로를 개방한다.
여기서, 엔진이 적정온도 이상으로 가열되었을 경우 상기 보조도어(15e)가 절첩(折疊)되어 유로가 개방되도록 함은 물론 상기 전열히터(21)의 작동이 중지된다.
아울러 냉각장치가 가동될 경우에도 상기 바이패스 통로(24)를 폐쇄하여 상기 증발기(40)를 통과한 냉기가 상기 히터코어(30)측으로 역류되는 것을 방지한다.
상기 보조도어(15e)에는 일부에 톱니가 형성된 기둥부재(22)가 구비되며, 상기 기둥부재(22)는 전열히터(21)에 구비된 구동부재(20)에 의해 유동하게 되어, 상기 구동부재(20)의 구동에 의해 상기 보조도어(15e)는 절첩(折疊) 또는 확개(擴開) 된다.
상기 보조도어(15e)는 도면에서 보는 바와 같이 상기 전열히터(21)의 상단부와 하단부에 모두 구비될 수도 있으며, 상단부 또는 하단부 중 선택되는 어느 한곳에만 구비될 수도 있다.
도 9는 보조도어의 다른 실시예를 도면으로써, 상기 보조도어(15e)는 소량의 공기가 유통될 수 있도록 관통공(23)이 형성된다.
상기 보조도어(15e)는 공기가 유통되도록 관통공(23)이 형성됨으로써, 상기 보조도어(15e)의 전후방 압력차가 감소하게 되며, 그로 인해 상기 보조도어(15e)에 작용하는 압력이 감소됨에 따라 상기 보조도어(15e)의 작동성이 용이해짐은 물론 내구성이 향상된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없으며 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 자동차용 공조장치는 히터코어와 전열히터 사이 또는 전열히터의 상단부와 하단부에 보조도어가 구비됨으로써, 상기 히터코어를 통과한 공기가 바이패스 통로를 통해 누출되지 않고 대부분이 전열히터로 유입되도록 하여 자동차의 난방성능이 향상된다는 작용효과가 있다.
아울러, 보조도어에 의해 증발기를 통과한 냉기가 히터코어로 역류되는 것이 방지되어 자동차의 냉방성능이 향상된다는 작용효과가 있다.
또한, 상기 보조도어에 관통공을 형성하여 보조도어의 전후방 사이에 압력차를 감소시켜 상기 보조도어의 작동성이 용이해짐은 물론 상기 보조도어의 내구성이 향상된다는 작용효과가 있다.

Claims (5)

  1. 일 측에 공기가 유입되는 공기 유입구(11)가 형성되고, 타 측에 공기가 배출되는 다수개의 벤트(16)가 형성되며, 내부에 공기의 유통을 제어하는 다수개의 조절 도어(15)와 유입된 공기를 냉각시키는 증발기(40) 및 유입된 공기를 가열시키는 히터코어(30)와 전열히터(21)가 구비되는 공조장치(10)에 있어서,
    상기 전열히터(21)는 상기 히터코어(30)의 공기흐름방향 하류측에 배치되며, 상기 전열히터(21)의 상부 또는 하부의 바이패스통로(24)를 폐쇄함으로써 상기 히터코어(30)를 통과한 공기가 상기 바이패스통로(24)를 통해 누출되는 것을 방지하고 상기 증발기(40)를 통과한 공기가 상기 히터코어(30)측으로 역류되는 것을 방지하는 보조도어(15e)가 구비되며,
    상기 보조도어(15e)는 히터코어(30)를 고정하는 고정벽(17, 18)의 단부에 구비된 회동축(19)을 중심으로 회동되고,
    상기 보조도어(15e)는 상기 히터코어(30)의 상부를 고정하는 상부 고정벽(17) 및 하부를 고정하는 하부 고정벽(18)의 단부 또는 이들 중 선택되는 어느 하나의 단부에 구비되며,
    상기 보조도어(15e)가 바이패스통로(24)를 차단할 때 보조도어(15e)의 자유단이 전열히터(21)에 지지되고,
    상기 보조도어(15e)는 소량의 공기가 바이패스통로(24)로 유동될 수 있도록 관통공(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회동축(19)에는 상기 보조도어(15e)를 회동시키는 구동부재(20)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조도어(15e)는 상기 공조장치의 내부면에 밀착됨으로써 공기저항이 감소되도록 상기 내부면과 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조도어(15e)는 부채살 모양으로 절첩(折疊) 가능하도록 형성되어, 상기 전열히터(21)가 구동되지 아니할 경우 상기 전열히터(21)의 상단부 및 하단부 또는 이들 중 선택되는 어느 하나의 단부에 절첩(折疊)되며, 상기 전열히터(21)가 구동될 경우 확개(擴開)되어 상기 바이패스 통로(24)를 차단하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치.
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