KR101340477B1 - 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체 외부로 그대로 버려지는 응축수를 재활용하되, 쿨박스와 연결된 냉장용 덕트내의 공기보다 낮은 온도의 응축수를 상호 열교환 시킨 다음 응축수를 차체 외부로 배출함으로써, 버려지는 에너지를 이용하여 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있도록 한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치를 제공하는 것이다.

쿨박스, 응축수, 열교환, 성능, 향상

Description

자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치{A device for extending the performances of cooling cabinet in vehicle air conditioner}

도 1은 종래 기술과 관련된 자동차 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치의 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 일부 분해 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 지시선 "A-A"부의 단면도.

도 6은 도 4에 도시된 지시선 "B-B"부의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

195 : 차체

110 : 공조 케이스

200 : 쿨박스

210 : 냉장용 덕트

213 : 저류조

300 : 드레인관

400 : 제1 드레인관

430 : 제2 드레인관

CB : 응축수 저류챔버

본 발명은 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차체 외부로 그대로 버려지는 응축수를 재활용하되, 쿨박스와 연결된 냉장용 덕트내의 공기보다 낮은 온도의 응축수를 상호 열교환 시킨 다음 응축수를 차체 외부로 배출함으로써, 버려지는 에너지를 이용하여 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있도록 한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치에 관한 것이다.

오늘날, 자동차는 자가용 승용차 및 레저(Leisure)용 차량의 보급이 증가함에 따라 대중에게 있어서 필수품화되고 있으며, 집과 같이 편안한 느낌을 제공받을 수 있도록 여러 가지의 편의시설이 구비되도록 제작되고 있다.

따라서, 이러한 편의 시설들은 자동차의 선택에 있어서 차지하는 중요한 요소로 대두되는 추세에 있다.

상기 편의시설로는 다양한 것이 있으나, 그 일례로 쿨박스가 조수석과 운전석 사이의 콘솔박스 측에 마련되거나, 리어측의 좌우 좌석 사이에 설치된 암레스트 측에 마련되어 있는 것으로, 내용물을 차갑게 하여 보관하는 쿨박스를 예로 들 수 있다.

이러한 쿨박스는 자동차 공기조화장치에서 토출되는 냉각 공기기를 별도의 덕트를 통해 도입받아, 이 냉각공기로 내용물을 차갑게 유지하게 된다.

도 1은 쿨박스측으로 냉기를 공급하는 덕트가 설치된 자동차용 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 도면으로, 송풍 공기를 발생하는 블로어 유닛(미도시)과, 이 블로어 유닛에서 송풍된 공기의 온도를 조절하여 실내로 공급하는 공조 유닛(100)을 포함하여 이루어져 있다.

이 공조 유닛(100)은, 블로어 케이스에 접속된 공조 케이스(110)와, 이 공조 케이스(110)의 내부에 차례로 설치되는 증발기(E) 및 히터 코어(H)와, 공기의 온도를 조절하는 온도 조절도어(120)를 포함하여 이루어져 있다.

증발기(E)는 그 저면이 공조 케이스(110)의 바닥부에 접촉되도록 설치되고, 히터 코어(H)는 증발기(E)의 후방에 위치되되, 그 저면이 공조 케이스(110)의 바닥부에 접촉되도록 설치되어 있다.

그리고, 온도 조절도어(120)는 증발기(E)와 히터 코어(H)의 사이에 설치되되 그 후단부가 히터 코어(H)의 전방 상측에 회동 가능하게 설치되며, 그 자유 단부가 증발기(E)의 후방 상하측 배플(111)(112)에 접촉되면서 히터 코어(H)의 전방을 개폐하게 된다.

히터 코어(H)의 후방측에는 히터 코어(H)의 후방을 개폐하는 도어(130)가 설치되어 있는데, 이 도어(130)는 공조 케이스(110)에 회전 가능하게 설치되어서, 그 자유 단부가 히터 코어(H)의 후방 상단부의 배플(113)에 접촉/이탈됨에 따라 히터 코어(H)의 후방을 개폐한다.

공조 케이스(110)의 내부에는 증발기(E)를 통과한 공기가 히터 코어(H)를 경유하여 흐르는 제1 유동 경로(화살표 A)와, 증발기(E)를 통과한 공기가 히터 코어(H)를 바이패스하여 흐르는 제2 유동 경로(화살표 B)가 마련되어 있다.

한편, 공조 케이스(110)에는 증발기(E)/히터 코어(H)를 통과한 공기가 차 실내로 공급되도록 벤트들이 형성되어 있는바, 이 벤트로는 공조 케이스(110)의 상부측에는 차창 쪽을 향해 공기가 공급되도록 안내하는 디프로스트 벤트(140)와, 앞좌석 탑승자의 상반신을 향해 공급되도록 안내하는 페이스 벤트(150)가 있다.

그리고, 공조 케이스(110)의 안쪽에는 공기가 앞좌석 바닥으로 공급되도록 안내하는 플로어 벤트(161)가 구비된 플로어 덕트(160)가 형성되어 있고, 이 플로어 덕트(160) 상부에는 전술한 쿨박스(200)와 연결되는 덕트(210))와 연결되는 냉장용 벤트(171)를 구비한 냉장용 덕트(170)가 형성되어 있다.

상기 냉장용 덕트(170)의 입구에는 이를 개폐하기 위한 냉장용 도어(170a)가 설치되어 있고, 아울러 디프로스트 벤트(140), 페이스 벤트(150), 플로어 벤트(160)의 각 입구에도 이들을 개폐할 수 있는 디프로스트 도어(140a)와 페이스 도어(150a)와 플로어 도어(160a)가 설치되어 있다.

여기서, 플로어 도어(160a)와 냉장용 도어(170a)는 각각 그 중앙이 회전 가능하게 설치된 버터플라이 구조로 이루어져 있다.

그리고, 디프로스트 벤트(140)와, 페이스 벤트(150), 플로어 덕트(160)의 출구단은 덕트를 통해 차 실내와 연통되어 있다.

그리고, 도면중 미설명 부호 180은 제1 유동 경로(A)와 제2 유동 경로(B)를따라 흐르는 공기가 혼합되는 공기 혼합 챔버이다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에서, 쿨박스측으로 냉기를 공급하기 위해서는 에어컨 스위치를 온시킨 상태에서 온도 조절도어(120)를 제2 유동 경로(B)가 최대로 개방되는 위치가 되도록 작동시킨 후, 냉장용 도어(170a)를 작동시켜 상기 냉장용 덕트(170)의 입구가 개방되도록 한다.

이렇게 되면, 증발기(E)를 통과하는 공기는 증발기(E)내의 저온 냉매와 열교환되어 온도가 낮은 상태로 제2 유동 경로(B) 및 냉장용 덕트(170)를 통해 냉장용 벤트(171)에서 배출된 후, 냉장용 덕트(210)를 따라 이동되어 쿨박스(200)의 내부로 유입된다.

한편, 증발기(E)의 내부를 흐르는 냉매와 증발기(E)의 외부를 흐르는 공기와의 온도차에 의해 증발기(E)의 표면에는 응축수가 맺히게 되는데, 이 응축수는 증발기(E)의 직하방에 해당되는 공조 케이스(110)에 형성된 드레인관(190)을 통해 낙하된 후, 이 드레인관(190)에 연결되어 차체 플로어 패널(195)의 외부로 돌출되는 드레인 호스(190)를 통해 차체 외부로 배출되는 것이다.

그런데, 여름철 에어컨 스위치가 온 된 경우에 증발기(E)를 통과하는 공기가 응축되어 생성된 응축수는 저온의 상태인데, 이 응축수를 재활용하지 못하고 드레인 호스(190)를 통해 차체 외부로 배출하기 하기 때문에 열효율측면에서 보면 에너 지가 낭비되는 비효율적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 차체 외부로 그대로 버려지는 응축수를 재활용하되, 쿨박스와 연결된 냉장용 덕트내의 공기보다 낮은 온도의 응축수를 상호 열교환시킨 다음 응축수를 차체 외부로 배출함으로써, 버려지는 에너지를 이용하여 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있도록 한 자동차공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치는, 내용물을 저온 상태로 유지하는 쿨박스와; 내부에 증발기가 설치된 공조 케이스와; 일측은 상기 공조 케이스에 연결됨과 아울러 타측은 상기 쿨박스에 연결되어 상기 증발기를 통과하면서 냉각된 공기중의 일부를 상기 쿨박스로 안내하는 냉장용 덕트와; 상기 증발기를 통과한 공기가 냉각되면서 응축되어 상기 공조 케이스의 외부로 배출되는 응축수를 상기 냉장용 덕트내의 공기와 상호 열교환시킨 후, 차체 외부로 배출하는 열교환수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명은 내용물을 저온 상태로 유지하는 쿨박스(200)와, 내부에 증발기(E)가 설치된 공조 케이스(110)와, 일측은 공조 케이스(110)에 연결됨과 아울러 타측은 쿨박스(200)에 연결되어 증발기(E)를 통과하면서 냉각된 공기중의 일부를 쿨박스(200)로 안내하는 냉장용 덕트(210)와, 증발기(E)를 통과한 공기가 냉각되면서 응축되어 공조 케이스(110)의 외부로 배출되는 응축수를 냉장용 덕트(210)내의 공기와 상호 열교환시킨 후 차체(195) 외부로 배출하는 열교환수단을 포함하여 이루어진다.

여기서, 본 발명에 적용되는 자동차의 공기조화장치의 구성중 공조 케이스(110) 및 이 공조 케이스(110)의 내부에 설치되는 구성은 종래 기술에서 설명한 구성과 동일하게 할 수 있어, 이에 대한 상세한 설명은 종래 기술에서 이미 설명하였는 바, 본 발명에서는 종래 기술과 중복되는 부분에 대한 구성은 생략하기로 하며, 본 발명의 특징부만 설명하기로 한다. 아울러 종래 기술과 중복되는 구성에 대해서는 본 발명의 도면상에서도 동일하게 기재함을 밝혀둔다.

상기 열교환수단은, 도 2에 도시된 바와 같이, 응축수를 배출하는 드레인관(300)으로 이루어지되, 드레인관(300)의 일측(310)은 공조 케이스(110)의 하부측과 연통 가능하게 연결 설치되고, 타측(320)은 차체(195)의 외부로 돌출되도록 설치되며, 일측(310)과 타측(320) 사이의 일부(330)는 냉장용 덕트(210)의 통로(211)상에 위치하도록 설치되어 이루어진다.

좀더 상세하게 설명하면, 드레인관(300)의 일측(310)인 상단부는 증발기(E)의 직하방향에 해당되는 공조 케이스(110)의 하부 바닥측에 설치되고, 타측(320)인 하단부는 차체(195)를 통과하여 외부로 돌출되게 설치된다.

그리고, 드레인관(300)의 일측(310)과 타측(320) 사이는 전체적으로 응축수의 유동이 원활하도록 하향 경사지게 형성된다.

여기서, 본 발명의 드레인관(300)은 열전달이 좋은 재질로 제작하는 것이 바람직한데, 그 이유는 냉장용 덕트(210)의 통로(211)상에 위치한 드레인관(300)의 일부(330) 구간에서 냉장용 덕트(170)의 냉장용 벤트(171)를 통해 배출되어 냉장용 덕트(210)를 통과하는 냉각 공기와 이보다 낮은 온도의 응축수가 간접적으로 상호 열전달되어 쿨박스(200)로 유입되는 냉각 공기의 온도를 더욱 낮추어 주게 되며, 이로 인해 쿨박스(200)의 내부 온도를 종래에서처럼 냉장용 덕트(170)의 냉장용 벤트(171)에서 배출된 냉각 공기로만 낮추어줄때 보다 낮은 온도로 유지할 수 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예인 열교환수단은 도 3에 도시된 바와 같이, 냉장용 덕트(210)의 하부벽(212)상에 하방향으로 요입되게 일체로 형성된 응축수 저류조(213)와, 일측(410)은 공조 케이스(110)의 하부측과 연통 가능하게 연결 설치되고 타측(420)은 저류조(213)와 연통 가능하게 결합되어 응축수가 저류조(213)에 저류되도록 하는 제1 드레인관(400)과, 상기 저류조(213)의 바닥부(213a)에 일체로 상기 차체 외부로 돌출되도록 연장되어 저류조(213)내에 저류된 응축수를 배출하는 제2 드레인관(430)으로 이루어지도록 구성할 수 있다.

여기서, 냉장용 덕트(210)의 하부벽(212)상에 요입되게 일체로 응축수 저류조(213)의 구성에서 바닥부(213a)를 제외한 측벽부(213b)는 저류된 응축수의 일부가 블로어 유닛으로부터 송풍량이 갑자기 증가하거나 차량이 급경사 구간을 통과할때 냉장용 덕트(210)를 따라 쿨박스(200)의 내부로 유동하는 것을 방지하는 것인바, 즉, 응축수가 저류조(213)로부터 넘쳐 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다. 이로 인해, 냉장용 덕트(210)의 저류조(213)를 제외한 나머지 부분에 응축수의 일부가 고여 있지 않게 되어 불쾌한 냄새가 유발되지 않게 된다.

이와 같은 도 3에 도시된 실시예는 응축수와 냉각공기를 간접 열교환시키는 도 2에 예시된 실시예와 달리, 직접 열교환시키는 구성으로 이루어진 것이다.

즉, 제1 드레인관(400)을 통해 배출되는 응축수는 1차로 저류조(213)에 저장되며, 이와 동시에 저류조(213)에 저장된 응축수는 제2 드레인관(430)을 통해 차체(195)의 밖으로 수직 하방향으로 배출되는 것이다.

이때, 저류조(213)에서 냉장용 덕트(170)의 냉장용 벤트(171)를 통해 배출되어 냉장용 덕트(210)를 통과하는 냉각 공기와 이보다 낮은 온도의 응축수가 직접 상호 열전달되어 쿨박스(200)로 유입되는 냉각 공기의 온도를 더욱 낮추어 주게 되며, 이로 인해 쿨박스(200)의 내부 온도를 종래에서처럼 냉장용 덕트(170)의 냉장용 벤트(171)에서 배출된 냉각 공기로만 낮추어줄때 보다 낮은 온도로 유지할 수 있게 된다.

여기서, 제1 드레인관(400)은 전체적으로 응축수의 하향 유동이 원활하도록 하향 경사지게 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시예들은 공조 케이스(110)와 차체(195) 사이의 공간내에서 드레인관의 간단한 구조 변경을 실시하여 응축수를 차체 외부로 그대로 버리지 않고, 냉장용 덕트로 배출되는 냉각 공기의 온도보다 더 낮은 응축수의 저온 열원을 효과적으로 재활용하되, 쿨박스와 연결된 냉장용 덕트내의 공기와 이 보다 낮은 온도의 응축수를 상호 열교환 시킨 다음 응축수를 차체 외부로 배출함으로써, 버려지는 에너지를 이용하여 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 두가지의 실시예 이외에도, 도 4,5,6에 도시된 바와 같은 실시예로 상기 열교환수단을 구성할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 실시예에서 냉장용 덕트(210)의 구성을 변경하여, 응축수와 냉각 공기가 간접 열교환되도록 한 것이다.

즉, 상기 냉장용 덕트(210)의 일부 구간에 걸쳐 상기 냉장용 덕트(210)의 통로(211)와 구획되게 벽체상에 응축수 저류챔버(CB)가 형성되도록 한다.

그리고, 제1 드레인관(400)의 일측(410)은 공조 케이스(110)의 하부측과 연통 가능하게 연결 설치하고, 타측(420)은 응축수 저류챔버(CB)와 연통 가능하게 결합하여, 응축수가 상기 응축수 저류챔버(CB)내에 저류되도록 한다.

그리고, 제2 드레인관(430)을 상기 저류챔버(CB)의 바닥부에 일체로 연장하되 차체(195)의 외부로 돌출되게 설치하여, 저류챔버(CB)내의 응축수가 배출되도록 한 것이다.

이와 같은 도 4,5,6에 도시된 본 발명의 실시예는 비록 응축수와 냉각 공기가 냉장용 덕트(210)의 내벽체를 매개로 하여 간접 열교환되는 방식이지만, 도 3에 도시된 실시예에서 응축수가 저류조(213)로부터 넘쳐 흘러 냉장용 덕트(210)의 저류조(213)를 제외한 나머지 부분에 응축수의 일부가 고여 있을 수 있는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

그리고, 응축수 저류챔버(CB)를 냉장용 덕트(210)의 둘레 전체에 걸쳐 형성하는 구조로 응축수 저류 챔버(CB)의 영역을 확장시키면, 응축수와 냉각 공기간의 열교환 면적을 보다 향상시킬 수 있게 되어, 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따르면, 차체 외부로 그대로 버려지는 응축수를 재활용하되, 쿨박스와 연결된 냉장용 덕트내의 공기보다 낮은 온도의 응축수를 상호 열교환시킨 다음 응축수를 차체 외부로 배출함으로써, 버려지는 에너지를 이용하여 쿨박스의 내부 온도를 더욱 낮추어줄 수 있게 된다.

둘째, 본 발명에 따르면, 응축수가 배출되는 드레인관내의 응축수를 냉장용 덕트내의 냉각 공기와의 열교환 방식을 간접 방식과 직접 방식으로 구성할 수 있음으로 인해, 고가 차종에는 직접 방식을 채택하여 쿨박스의 냉각 성능을 극대화시킬 수 있고, 저가 차종에는 간접 방식을 채택하여 쿨박스를 적용할 수 있다.

셋째, 본 발명의 직접 방식에 의한 응축수와 냉각 공기를 상호 열교환시키는 구조에 따르면, 응축수가 저류조 또는 저류 챔버로부터 넘쳐 흐르는 것을 방지할 수 있게 되며, 이로 인해 냉장용 덕트의 저류조 또는 저류 챔버를 제외한 나머지 부분에 응축수의 일부가 고여 있지 않게 되어 불쾌한 냄새가 유발되지 않게 할 수 있다.

Claims (4)

1. 내용물을 저온 상태로 유지하는 쿨박스(200)와, 내부에 증발기(E)가 설치된 공조 케이스(110)와, 일측은 상기 공조 케이스(110)에 연결됨과 아울러 타측은 상기 쿨박스(200)에 연결되어 상기 증발기(E)를 통과하면서 냉각된 공기중의 일부를 상기 쿨박스(200)로 안내하는 냉장용 덕트(210)와, 상기 증발기(E)를 통과한 공기가 냉각되면서 응축되어 상기 공조 케이스(110)의 외부로 배출되는 응축수를 상기 냉장용 덕트(210)내의 공기와 상호 열교환시킨 후, 차체 외부로 배출하는 열교환수단을 포함하며,

   상기 열교환수단은:

   상기 냉장용 덕트(210)의 하부벽(212)상에 하방향으로 요입되게 일체로 형성된 응축수 저류조(213)와;

   일측(410)은 공조 케이스(110)의 하부측과 연통 가능하게 연결 설치되고, 타측(420)은 상기 저류조(213)와 연통 가능하게 결합되어 응축수가 상기 저류조(213)에 저류되도록 하는 제1 드레인관(400)과;

   상기 저류조(213)의 바닥부(213a)에 일체로 상기 차체 외부로 돌출되도록 연장되어 저류조(213)내에 저류된 응축수를 배출하는 제2 드레인관(430)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 내용물을 저온 상태로 유지하는 쿨박스(200)와, 내부에 증발기(E)가 설치된 공조 케이스(110)와, 일측은 상기 공조 케이스(110)에 연결됨과 아울러 타측은 상기 쿨박스(200)에 연결되어 상기 증발기(E)를 통과하면서 냉각된 공기중의 일부를 상기 쿨박스(200)로 안내하는 냉장용 덕트(210)와, 상기 증발기(E)를 통과한 공기가 냉각되면서 응축되어 상기 공조 케이스(110)의 외부로 배출되는 응축수를 상기 냉장용 덕트(210)내의 공기와 상호 열교환시킨 후, 차체 외부로 배출하는 열교환수단을 포함하며,

   상기 열교환수단은:

   상기 냉장용 덕트(210)의 일부 구간에 걸쳐 상기 냉장용 덕트(210)의 통로(211)와 구획되게 벽체상에 형성된 응축수 저류챔버(CB)와;

   일측(410)은 공조 케이스(110)의 하부측과 연통 가능하게 연결 설치되고, 타측(420)은 응축수 저류챔버(CB)와 연통 가능하게 결합되어, 응축수가 상기 응축수 저류챔버(CB)내에 저류되도록 하는 제1 드레인관(400)과;

   상기 저류챔버(CB)의 바닥부에 일체로 연장되어 상기 차체 외부로 돌출되어 저류챔버(CB)내의 응축수를 배출하는 제2 드레인관(430)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 공기조화장치의 쿨박스 성능 향상장치.

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