KR101309203B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 히터코어 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 사용하는 공조장치에서, 상기 냉각수를 일정량 저장하는 저장탱크를 히터코어의 입구파이프 또는 출구파이프상에 설치하여 히터코어와 직렬로 배치하고, 냉,난방모드시 상기 저장탱크내의 냉각수에 축냉 또는 축열한 후 엔진정지시 상기 축냉 또는 축열된 냉각수를 상기 히터코어로 순환시킴으로써, 냉방모드 또는 난방모드 상태에서 엔진정지시 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지하고, 아울러 상기 저장탱크가 히터코어와 직렬로 배치됨으로써 구조가 간단하여 부품수 및 원가를 절감함은 물론 저장탱크와 히터코어를 연결하기 위한 파이프의 루트(route)가 단순하여 조립성을 향상할 수 있고 냉각수의 유동저항을 줄여 축냉 또는 축열 성능도 향상할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 유량제어밸브를 구비한 히터코어의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 사용하는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전후방 시야가 확보될 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는 통상 난방장치와 냉방장치를 동시에 갖추고 있어서 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 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)으로 대별할 수 있다.
도 1은 상기 세미 센터 타입 공조장치를 도시한 것으로써, 상기 공조장치(1)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 설치된 공조케이스(10)와; 상기 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍기(미도시)와; 상기 공조케이스(10)에 내장되는 증발기(2) 및 히터코어(3)와; 상기 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍통로(P1)와 상기 히터코어(3)를 통과하는 온풍통로(P2)의 개도를 조절하는 온도조절도어(15)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 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.
상기한 바와 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 때 마다 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, 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.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히터코어 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 사용하는 공조장치에서, 상기 냉각수를 일정량 저장하는 저장탱크를 히터코어의 입구파이프 또는 출구파이프상에 설치하여 히터코어와 직렬로 배치하고, 냉,난방모드시 상기 저장탱크내의 냉각수에 축냉 또는 축열한 후 엔진정지시 상기 축냉 또는 축열된 냉각수를 상기 히터코어로 순환시킴으로써, 냉방모드 또는 난방모드 상태에서 엔진정지시 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지하고, 아울러 상기 저장탱크가 히터코어와 직렬로 배치됨으로써 구조가 간단하여 부품수 및 원가를 절감함은 물론 저장탱크와 히터코어를 연결하기 위한 파이프의 루트(route)가 단순하여 조립성을 향상할 수 있고 냉각수의 유동저항을 줄여 축냉 또는 축열 성능도 향상할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공조케이스와, 상기 공조케이스의 내부에 공기유동방향으로 순차적으로 설치되는 증발기 및 히터코어와, 상기 히터코어의 입,출구파이프와 엔진의 냉각수파이프 사이에 설치되어 엔진으로부터 히터코어를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 포함하며, 상기 히터코어 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 엔진으로부터 상기 히터코어를 순환하는 냉각수 순환라인상에는 냉각수를 일정량 저장할 수 있도록 저장탱크가 설치되되, 상기 저장탱크는 상기 히터코어의 입구파이프 또는 출구파이프상에 설치되어 상기 히터코어와 직렬로 연결되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 히터코어 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 사용하는 공조장치에서, 상기 냉각수를 일정량 저장하는 저장탱크를 히터코어의 입구파이프 또는 출구파이프상에 설치하여 히터코어와 직렬로 배치하고, 냉,난방모드시 상기 저장탱크내의 냉각수에 축냉 또는 축열한 후 엔진정지시 상기 축냉 또는 축열된 냉각수를 상기 히터코어로 순환시킴으로써, 냉방모드 또는 난방모드 상태에서 엔진정지시 공조케이스에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감이 방지된다.
또한, 상기 저장탱크를 히터코어와 직렬로 배치함으로써, 상기 히터코어와 저장탱크를 연결하기 위한 파이프 구조 및 파이프의 루트(route)가 단순화되므로 전체 구조가 간단하고, 이로인해 부품수 및 원가가 절감됨은 물론 조립성이 향상된다.
아울러, 상기 저장탱크를 히터코어와 직렬로 배치함으로써, 별도의 밸브를 추가로 구성하지 않고도 상기 유량제어밸브 하나로 축냉 및 축열시 냉각수의 순환방향을 조절할 수 있으므로 부품수 감소 및 원가를 절감할 수 있다.
그리고, 상기 저장탱크와 히터코어가 직렬로 배치됨으로 인해 냉각수의 유동저항이 감소하여 축냉 또는 축열 성능도 향상된다.
또한, 상기 증발기의 출구측 냉매파이프의 일부구간을 상기 저장탱크의 내부에 삽입하여 경유하도록 함으로써, 상기 증발기의 출구측 냉매파이프를 유동하는 차가운 냉매와 상기 저장탱크내의 냉각수가 상호 열교환하게 되어 상기 저장탱크내의 냉각수를 더욱 신속하게 축냉하게 되고, 이로인해 축냉효율이 향상되게 된다.
그리고, 상기 증발기의 출구측 냉매파이프가 상기 저장탱크의 내부를 경유하도록 설치함으로써, 냉방모드시 상기 증발기의 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 난방모드 중 엔진 정지시, 상기 저장탱크내의 뜨거운 냉각수 뿐만 아니라 뜨거운 상태로 남아있는 엔진 냉각수까지 활용하므로 난방성능을 더욱 향상할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 냉방모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 난방모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드를 나타내는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공조장치(100)는, 입구측에 공기유입구(111)가 형성되고 출구측에는 복수개의 공기토출구가 형성됨과 아울러 내부에는 상기 공기유입구(111)와 복수개의 공기토출구를 연통하는 공기통로가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기통로상에 공기유동방향 상류측에 설치되어 에어컨시스템의 냉매가 순환하는 증발기(104) 및 그 하류측에 설치되어 엔진(160) 냉각수가 순환하는 히터코어(102)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 에어컨시스템은 압축기(101), 응축기(102), 팽창밸브(103), 상기 증발기(104)를 냉매파이프(105)로 연결하여 구성되며, 냉방모드시 상기 압축기(101)의 가동으로 냉매가 압축기(101), 응축기(102), 팽창밸브(103), 증발기(104)를 순환하게 되고, 이 과정에서 상기 증발기(104)를 통과하는 공기가 증발기(104)내의 차가운 냉매와 열교환하여 냉각된 후 상기 공조케이스(110)의 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.
또한, 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(111)에는 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍장치(미도시)가 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)(112d)가 형성된다.
여기서, 상기 플로어 벤트(112c)(112d)는 앞좌석용 플로어 벤트(112c)와 뒷좌석용 플로어 벤트(112d)로 분기되어 있다.
아울러, 상기 디프로스트 벤트(112a)와, 페이스 벤트(112b)와, 플로어 벤트(112c)(112d)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)들은 상기 공조케이스(110)의 외측면에 설치된 엑츄에이터(미도시)를 통해 직접 구동되거나 또는 엑츄에이터로 구동되는 캠(미도시)이나 레버(미도시) 등에 연결되어 회전 작동하면서 각 벤트의 개도를 조절하게 된다.
그리고, 상기 히터코어(120)는 상,하로 상호 일정간격 이격된 상,하부 탱크(121,122)와, 상기 상,하부 탱크(121,122) 사이를 연결하는 복수개의 튜브(123)와, 상기 복수개의 튜브(123) 사이에 개재되는 방열핀(124)과, 상기 상,하부 탱크(121,122)에 연결되는 입,출구파이프(120a,120b)로 구성된다.
이때, 상기 입구파이프(120a)는 상기 하부 탱크(122)의 일단부에 연결되고, 출구파이프(120b)는 상기 상부 탱크(121)의 일단부에 연결됨과 아울러 상기 입,출구파이프(120a,120b)는 상기 공조케이스(110)의 일측면을 관통하여 공조케이스(110)의 외측면에 배치된다.
아울러, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)는 상기 공조케이스(110)의 외측면을 따라 차량의 엔진룸을 향해 연장되게 형성되어, 상기 엔진(160)의 냉각수파이프(161)와 각각 연통되게 연결된다.
따라서, 상기 엔진(160)의 가동시, 엔진(160)으로부터 가열된 뜨거운 냉각수가 상기 히터코어(120)를 순환한 후, 다시 엔진(160)으로 복귀하게 되며, 상기의 과정에서 상기 히터코어(120)를 통과하는 공기가 히터코어(120)내의 뜨거운 냉각수와 열교환하여 가열된 후 상기 공조케이스(110)의 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.
한편, 상기 증발기(104)와 연결되는 입구측 냉매파이프(105a) 및 출구측 냉매파이프(105b)도 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)가 배치된 상기 공조케이스(110)의 일측면을 관통하여 공조케이스(110)의 외측면에 배치된다.
즉, 상기 공조케이스(110)의 일측면에 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 상기 증발기(104)의 입,출구측 냉매파이프(105a,105b)가 인접하여 배치되는 것이다.
그리고, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 엔진(160)의 냉각수파이프(161) 사이에는 유량제어밸브(150)가 설치된다.
상기 유량제어밸브(150)는 상기 엔진(160)으로부터 히터코어(120)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하게 되는데, 일예로, 난방모드시에는 도 3과 같이 유량제어밸브(150)가 개방되어 엔진(160)으로부터 공급되는 뜨거운 냉각수가 상기 히터코어(120)를 순환한 후 다시 엔진(160)으로 복귀하도록 하게 되며, 냉방모드시에는 도 2와 같이 유량제어밸브(150)가 폐쇄되어 엔진(160)으로부터 공급되는 뜨거운 냉각수가 유량제어밸브(150)에서 유턴하여 다시 엔진(160)으로 복귀하도록 함으로써 냉각수가 히터코어(120)를 바이패스하도록 하게 된다.
아울러, 상기 유량제어밸브(150)는 엔진(160)으로부터 히터코어(120)로 공급되어 순환하는 뜨거운 냉각수의 유량을 조절하여 차실내로 토출되는 공기의 온도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 유량제어밸브(150)를 통한 냉각수의 유량 조절을 통해 차실내로 토출되는 공기의 온도를 조절할 수도 있지만, 이 외에도 도면에는 도시하지 않았지만 상기 히터코어(120)의 전방에 온도조절도어를 설치하여 증발기(104)를 통과한 냉풍과 히터코어(120)를 통과한 온풍의 혼합되는 양을 조절하여 차실내로 토출되는 공기의 온도를 조절할 수도 있다.
상기 유량제어밸브(150)는, 상기 엔진(160)의 냉각수파이프(161)와 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)를 연통되게 연결하는 밸브몸체(151)와, 상기 밸브몸체(151)의 내부에 설치되어 밸브몸체(151)의 내부를 유동하는 냉각수 유량을 조절하거나 차단하는 조절밸브(156)로 이루어진다.
이때, 상기 밸브몸체(151)의 일단부에는 상기 엔진(160)측과 연결된 두 개의 냉각수파이프(161)가 연결되고, 타단부에는 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 연결된다.
또한, 상기 밸브몸체(151)의 내부에는 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 상기 엔진(160)의 냉각수파이프(161)를 각각 연통시키는 입구통로(152) 및 출구통로(153)와, 상기 엔진(160)으로부터 공급되는 냉각수가 상기 히터코어(120)를 바이패스하도록 하는 바이패스통로(154)와, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)를 연통시키는 연통로(155)가 각각 형성된다.
아울러, 상기 조절밸브(156)는 입구통로(152)와 바이패스통로(154)를 개폐하는 제1밸브(157)와, 상기 출구통로(153)와 연통로(155)를 개폐하는 제2밸브(158)로 이루어진다.
따라서, 난방모드시에는 도 3과 같이, 상기 제1,2밸브(157,158)가 상기 입,출구통로(152,153)를 개방하고 상기 바이패스통로(154) 및 연통로(155)를 폐쇄하게 되어, 엔진(160)으로부터 공급되는 냉각수가 히터코어(120)를 순환한 후 다시 엔진(160)으로 복귀하게 되고,
냉방모드시에는 도 2와 같이, 상기 제1,2밸브(157,158)가 상기 입,출구통로(152,153)를 폐쇄하고 상기 바이패스통로(154) 및 연통로(155)를 개방하게 됨으로써, 엔진(160)으로부터 히터코어(120)를 순환하는 냉각수 순환라인이 차단되게 된다.
이로인해, 엔진(160)으로부터 공급되는 냉각수는 상기 바이패스통로(154)를 통해 유턴하여 다시 엔진(160)으로 복귀하게 되고, 상기 히터코어(120)내의 냉각수는 정체되어 있게 된다.
상기 히터코어(120)내의 정체된 냉각수는 아래에서 설명될 순환펌프(170)의 가동시 자체적으로 순환하게 된다. 즉, 상기 순환펌프(170)의 가동시 입구파이프(120a)->히터코어(120)->출구파이프(120b)->저장탱크(140)->유량제어밸브(150)의 연통로(155)->순환펌프(170)로 순환하게 되는 것이다.
한편, 상기 제1,2밸브(157,158)는 상기 밸브몸체(151)의 외측에 설치되는 액츄에이터(미도시)에 의해 회동가능하게 작동하면서 상기 입,출구통로(152,153)와 바이패스통로(154) 및 연통로(155)를 개폐하게 된다.
그리고, 상기 엔진(160)으로부터 상기 히터코어(120)를 순환하는 냉각수 순환라인상에는 냉각수를 일정량 저정할 수 있도록 저장탱크(140)가 설치되어, 냉,난방모드시 상기 저장탱크(140)내의 냉각수에 축냉 또는 축열하고, 엔진(160)정지시 상기 저장탱크(140)내에 축냉 또는 축열된 냉각수를 상기 히터코어(120)로 순환시켜 공조케이스(110)의 토출공기온도가 급격히 변하는 것을 방지하게 된다.
물론, 냉,난방모드시에는 상기 저장탱크(140)내의 냉각수 뿐만아니라 상기 히터코어(120)내의 냉각수에도 축냉 또는 축열되게 된다.
본 발명에서는 상기 저장탱크(140)를 사용함으로써, 축냉 또는 축열 용량을 대폭 증가시키게 되고, 이처럼 축냉 또는 축열 용량이 증가되면 엔진(160)정지시 그 만큼 냉,난방을 장시간 지속할 수 있게 되어 냉,난방 성능이 향상되게 된다.
상기 저장탱크(140)는 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a) 또는 출구파이프(120b)상에 설치되어 상기 엔진(160)으로부터 상기 히터코어(120)를 순환하는 냉각수 순환라인상에서 상기 히터코어(120)와 직렬로 연결 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 저장탱크(140)를 히터코어(120)와 직렬로 배치하게 되면, 상기 히터코어(120)와 저장탱크(140)를 연결하기 위한 파이프 구조 및 파이프의 루트(route)가 단순화되므로 전체 구조가 간단하고, 이로인해 부품수 및 원가가 절감됨은 물론 조립성이 향상된다.
아울러, 상기 저장탱크(140)를 히터코어(120)와 직렬로 배치하게 되면, 별도의 밸브를 추가로 구성하지 않고도 상기 유량제어밸브(150) 하나로 축냉 및 축열시 냉각수의 순환방향을 조절할 수 있으므로 부품수 감소 및 원가를 절감할 수 있다.
또한, 상기 저장탱크(140)와 히터코어(120)가 직렬로 배치됨으로 인해 냉각수의 유동저항이 감소하여 축냉 또는 축열 성능도 향상할 수 있다.
그리고, 상기 저장탱크(140)는 상기 히터코어(120)의 출구파이프(120b)상에 연통되게 연결 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 히터코어(120)의 상부 탱크에 연결된 출구파이프(120b)가 상기 증발기(104)의 냉매파이프(105a,105b)와 인접되게 배치되므로, 아래에서 설명될 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)가 상기 저장탱크(140)를 경유할 때 출구측 냉매파이프(105b)의 길이(경로)를 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)가 상기 공조케이스(110)의 외측면에 배치되므로 상기 히터코어(120)의 출구파이프(120b)에 연결 설치된 상기 저장탱크(140)도 상기 공조케이스(110)의 외측면에 배치된다.
그리고, 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a) 또는 출구파이프(120b)상에는 상기 유량제어밸브(150)가 히터코어(120)로 공급되는 냉각수를 차단할 경우, 상기 저장탱크(140)내의 냉각수를 히터코어(120)로 순환시키는 순환펌프(170)가 설치된다.
상기 유량제어밸브(150)가 히터코어(120)로 공급되는 냉각수를 차단하게 되면, 엔진(160)측과는 단절되고 히터코어(120)와 저장탱크(140)만을 순환하는 폐회로가 만들어지며, 상기 순환펌프(170)는 이러한 폐회로를 따라 냉각수를 순환시키게 된다.
즉, 냉방모드시에는 상기 유량제어밸브(150)가 밸브몸체(151)의 입,출구통로(152,153)를 폐쇄하게 되므로 상기 히터코어(120) 및 저장탱크(140)내의 냉각수는 정체된 상태가 된다. 이로인해, 상기 증발기(104)를 통과한 냉풍이 상기 히터코어(120)를 통과하면서 히터코어(120)내의 냉각수만 차갑게 냉각되므로, 상기 순환펌프(170)를 통해 저장탱크(140)와 히터코어(120)간에 냉각수를 순환시킴으로써 히터코어(120) 및 저장탱크(140)내의 냉각수가 신속하게 축냉되게 된다.
한편, 상기 저장탱크(140)가 상기 히터코어(120)의 출구파이프(120b)상에 설치되므로, 상기 순환펌프(170)는 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a)상에 연결 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 저장탱크(140)의 내부에는 상기 에어컨시스템(증발기(104))을 순환하는 냉매와 상기 저장탱크(140)내의 냉각수가 상호 열교환 할 수 있도록 열교환수단(106)이 설치된다.
상기 열교환수단(106)은, 상기 에어컨시스템에서 압축기(101), 응축기(102), 팽창밸브(103), 증발기(104)를 연결하는 냉매파이프(105) 중 상기 증발기(104)에 연결되는 냉매파이프(105b)를 상기 저장탱크(140)의 내부를 경유하도록 설치하여 이루어진다.
이때, 상기 저장탱크(140)의 내부를 경유하는 냉매파이프(105)는 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)인 것이 바람직하다.
즉, 냉방모드시, 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)를 유동하는 냉매는 저온 저압의 냉매로써 차가운 상태이다.
따라서, 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)의 일부구간을 상기 저장탱크(140)의 내부에 삽입하여 경유하도록 함으로써, 상기 저장탱크(140)내의 냉각수와 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)를 유동하는 차가운 냉매가 상호 열교환하게 되어 상기 저장탱크(140)내의 냉각수를 더욱 신속하게 축냉하게 되고, 이로인해 축냉효율이 향상되게 된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 내부에는, 상기 증발기(104)를 통과한 공기 중 일부가 히터코어(120)를 바이패스하도록 히터코어(120)의 상부에 바이패스 통로(131)가 형성되고, 상기 바이패스 통로(131)에는 개도 조절을 위해 바이패스 도어(130)가 설치된다.
상기 바이패스 도어(130)는 차량의 조건에 따라 바이패스 통로(131)를 선택적으로 개폐하게 된다.
즉, 초기 냉방모드시 바이패스 도어(130)를 통해 바이패스 통로(131)를 개방하게 되면, 증발기(104)에서 차가워진 공기 중 일부는 히터코어(120)를 통과하지만 일부는 바이패스 통로(131)를 통해 히터코어(120)를 바이패스 함으로써, 최대냉방 속효성을 향상할 수 있다.
상기 바이패스 도어(130)는 엔진(160) 가동중의 냉방모드시에만 바이패스 통로(131)를 개방하게 되고, 엔진(160) 가동중의 난방모드시 및 냉,난방모드 상태에서 엔진(160) 정지시에는 상기 바이패스 통로(131)를 폐쇄하게 된다.
또한, 상기 바이패스 도어(130)는 도면에서와 같이 센터 피봇 타입으로 구성할 수도 있고, 도면에는 도시하지 않았지만, 돔형 타입으로 구성할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 한다.
가. 냉방모드시(도 5참조),
냉방모드시에는 상기 유량제어밸브(150)의 제1,2밸브(157,158)가 밸브몸체(151)의 입,출구통로(152,153)를 폐쇄하여 엔진(160)으로부터 히터코어(120)로 공급되는 냉각수를 완전히 차단하게 되며, 이때 엔진(160)으로부터 공급되는 냉각수는 밸브몸체(151)내의 바이패스통로(154)를 통해 유턴하여 엔진(160)으로 다시 복귀하게 된다.
또한, 상기 바이패스 도어(130)는 바이패스 통로(131)를 개방하고, 상기 순환펌프(170)가 가동하게 된다.
따라서, 송풍장치에 의해 공조케이스(110)의 공기유입구(111)를 통해 유입된 공기는, 상기 증발기(104)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 이 냉기 중 일부는 바이패스 통로(131)를 통해 히터코어(120)를 바이패스 하고, 일부는 히터코어(120)를 통과한 후, 공조모드에 따라 모드도어(113)에 의해 개방된 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.
상기의 과정에서 증발기(104)를 통과하면서 냉각된 냉기가 히터코어(120)를 통과하면서 히터코어(120)내의 냉각수를 냉각시키게 되어, 냉각수가 차가워진 상태가 된다.
이때, 상기 순환펌프(170)에 의해 도 5와 같은 순환경로를 따라 상기 히터코어(120)내의 차가운 냉각수가 상기 저장탱크(140)로 순환하게 되면서, 저장탱크(140)내에 저장된 냉각수도 차가워지게 되어 축냉하게 된다.
아울러, 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)가 상기 저장탱크(140) 내부를 경유하기 때문에, 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105)를 유동하는 차가운 냉매와 상기 저장탱크(140)내의 냉각수가 상호 열교환하게 되면서 저장탱크(140)내의 냉각수가 더욱 신속하게 차가워져 신속한 축냉이 가능하고 그만큼 축냉효율도 향상되게 된다.
나. 냉방모드 중 엔진 정지시(도 6참조),
냉방모드 상태로 주행중에 신호 대기시 또는 정차시 차량의 엔진(160)이 정지될 경우, 압축기(101)도 정지되면서 에어컨이 오프되게 되는데, 이때 증발기(104)의 온도가 상승하기 때문에 증발기(104)를 통과한 공기의 온도도 급격히 상승할 수 있지만, 이 경우에는 도 6과 같이, 바이패스 도어(130)를 통해 바이패스 통로(131)가 폐쇄되어 증발기(104)를 통과한 공기 전체가 히터코어(120)를 통과하게 된다.
이때, 상기 순환펌프(170)는 계속 가동하여 저장탱크(140)내에 저장되어 있던 차가운 냉각수를 히터코어(120)로 순환시키게 된다.
따라서, 증발기(104)를 통과하면서 상승한 공기의 온도가 히터코어(120)내의 차가운 냉각수에 의해 다시 하강하게 되므로, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이로인해 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 것이다.
다. 난방모드시(도 7참조),
난방모드시에는 상기 유량제어밸브(150)의 제1,2밸브(157,158)가 밸브몸체(151)의 입,출구통로(152,153)를 개방하여 엔진(160)으로부터 가열된 뜨거운 냉각수가 히터코어(120)를 순환한 후 엔진(160)으로 복귀하게 되고, 상기 바이패스 도어(130)는 바이패스 통로(131)를 폐쇄하게 된다.
또한, 엔진(160) 가동중의 난방모드시에는 상기 순환펌프(170)가 정지된 상태로 있게 된다. 이때에는 엔진(160)측 워터펌프(미도시)에 의해 냉각수가 히터코어(120)를 순환하게 된다.
따라서, 송풍장치에 의해 공조케이스(110)의 공기유입구(111)를 통해 유입된 공기는, 상기 증발기(104)를 통과하게 되고, 상기 증발기(104)를 통과한 공기는 히터코어(120)를 통과하는 과정에서 히터코어(120)와 열교환을 통해 가열된 후, 공조모드에 따라 모드도어(113)에 의해 개방된 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.
상기의 과정에서 엔진(160)으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수는 히터코어(120) 뿐만아니라 저장탱크(140)까지 순환한 후 엔진(160)으로 복귀하게 되므로 저장탱크(140)내의 냉각수가 뜨거워지게 되어 축열하게 된다.
라. 난방모드 중 엔진(160) 정지시(도 8참조),
난방모드 상태로 주행중에 신호 대기시 또는 정차시 차량의 엔진(160)이 정지될 경우, 엔진(160)측으로부터 냉각수의 공급도 정지하게 되는데, 이때 히터코어(120)의 온도가 하강하기 때문에 히터코어(120)를 통과한 공기의 온도도 급격히 하강할 수 있지만, 이 경우에는 도 8과 같이, 상기 순환펌프(170)가 가동하게 되어 엔진(160) 정지후에도 뜨거운 상태로 남아있는 엔진(160)측 냉각수와 상기 저장탱크(140)내에 저장되어 있던 뜨거운 냉각수를 히터코어(120)로 순환시키게 된다.
따라서, 난방모드 중 엔진(160)이 정지하더라도, 상기 엔진(160) 및 저장탱크(140)에 저장된 뜨거운 냉각수가 히터코어(120)로 순환하기 때문에 히터코어(120)를 통과하는 공기의 온도가 일정시간 동안은 큰 변화없이 차량 실내로 토출되어 난방을 계속 수행하게 되므로, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 급격히 하강하는 것을 방지할 수 있고, 이로인해 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 것이다.
이처럼, 난방모드 중 엔진(160) 정지시, 상기 저장탱크(140)내의 뜨거운 냉각수 뿐만 아니라 뜨거운 상태로 남아있는 엔진(160) 냉각수까지 활용하므로 난방성능을 더욱 향상할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a) 또는 출구파이프(120b)상에 냉각수 저장탱크(140)를 설치하여 상기 저장탱크(140)가 히터코어(120)와 직렬로 연결 배치되도록 한 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.
100: 공조장치 101: 압축기
102: 응축기 103: 팽창밸브
104: 증발기 105,105a,105b: 냉매파이프
106: 열교환수단
110: 공조케이스 111: 공기유입구
112a: 디프로스트 벤트 112b: 페이스 벤트
112c,112d: 플로어 벤트 113: 모드도어
120: 히터코어 120a: 입구파이프
120b: 출구파이프 130: 바이패스 도어
131: 바이패스 통로 140: 저장탱크
150: 유량제어밸브 151: 밸브몸체
152: 입구통로 153: 출구통로
154: 바이패스통로 155: 연통로
156: 조절밸브 160: 엔진
161: 냉각수파이프 170: 순환펌프

Claims (10)

  1. 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 공기유동방향으로 순차적으로 설치되는 증발기(104) 및 히터코어(120)와, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 엔진(160)의 냉각수파이프(161) 사이에 설치되어 엔진(160)으로부터 히터코어(120)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브(150)를 포함하며, 상기 히터코어(120) 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열재로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 엔진(160)으로부터 상기 히터코어(120)를 순환하는 냉각수 순환라인상에는 냉각수를 일정량 저장할 수 있도록 저장탱크(140)가 설치되되,
    상기 저장탱크(140)는 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a) 또는 출구파이프(120b)상에 설치되어 상기 히터코어(120)와 직렬로 연결되고,
    상기 저장탱크(140)의 내부에는 상기 증발기(104)를 순환하는 냉매와 상기 저장탱크(140)내의 냉각수가 상호 열교환 할 수 있도록 열교환수단(106)이 설치되며,
    상기 열교환수단(106)은, 상기 증발기(104)에 연결되는 냉매파이프(105b)를 상기 저장탱크(140)의 내부를 경유하도록 설치하여 이루어지되,
    상기 저장탱크(140)의 내부를 경유하는 냉매파이프(105)는 상기 증발기(104)의 출구측 냉매파이프(105b)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장탱크(140)는, 상기 공조케이스(110)의 외측면에 배치되도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a) 또는 출구파이프(120b)상에는 상기 유량제어밸브(150)가 히터코어(120)로 공급되는 냉각수를 차단할 경우, 상기 저장탱크(140)내의 냉각수를 히터코어(120)로 순환시키는 순환펌프(170)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저장탱크(140)는 상기 히터코어(120)의 출구파이프(120b)상에 연결 설치되고, 상기 순환펌프(170)는 상기 히터코어(120)의 입구파이프(120a)상에 연결 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량제어밸브(150)는,
    상기 엔진(160)의 냉각수파이프(161)와 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)를 연통되게 연결하는 밸브몸체(151)와,
    상기 밸브몸체(151)의 내부에 설치되어 밸브몸체(151)의 내부를 유동하는 냉각수 유량을 조절하거나 차단하는 조절밸브(156)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 밸브몸체(151)의 내부에는 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)와 상기 엔진(160)의 냉각수파이프(161)를 각각 연통시키는 입구통로(152) 및 출구통로(153)와, 상기 엔진(160)으로부터 공급되는 냉각수가 상기 히터코어(120)를 바이패스하도록 하는 바이패스통로(154)와, 상기 히터코어(120)의 입,출구파이프(120a,120b)를 연통시키는 연통로(155)가 각각 형성되고,
    상기 조절밸브(156)는 입구통로(152)와 바이패스통로(154)를 개폐하는 제1밸브(157)와, 상기 출구통로(153)와 연통로(155)를 개폐하는 제2밸브(158)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 내부에는, 상기 증발기(104)를 통과한 공기 중 일부가 상기 히터코어(120)를 바이패스하도록 히터코어(120)의 상부에 바이패스 통로(131)가 형성되고, 상기 바이패스 통로(131)에는 개도 조절을 위해 바이패스 도어(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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