KR101344528B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 차량용 공조장치에서 난방을 담당하는 히터코어가 공기 유동방향으로 3열로 구성되는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크에 양단이 고정되며 3열로 배치되는 튜브를 포함하고, 중간에 위치한 튜브에 축열재가 저장되는 축열부와, 상기 축열부의 전측과 후측에 열교환매체가 순환되는 제1열교환부 및 제2열교환부가 형성됨으로써, 열교환매체의 폐열을 축열재에 효과적으로 저장할 수 있고, 차량 정지 후 가동 시 축열재에 저장된 온기를 이용하여 난방 함으로써 사용자의 난방 쾌적성을 향상시킬 수 있으며, 난방에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{Air conditioner for vehicles}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 차량용 공조장치에서 난방을 담당하는 히터코어가 공기 유동방향으로 3열로 구성되는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크에 양단이 고정되며 3열로 배치되는 튜브를 포함하고, 중간에 위치한 튜브에 축열재가 저장되는 축열부와, 상기 축열부의 전측과 후측에 열교환매체가 순환되는 제1열교환부 및 제2열교환부가 형성됨으로써, 열교환매체의 폐열을 축열재에 효과적으로 저장할 수 있고, 차량 정지 후 가동 시 축열재에 저장된 온기를 이용하여 난방 함으로써 사용자의 난방 쾌적성을 향상시킬 수 있으며, 난방에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공조장치는, 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다.
냉방시스템은 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시킨다. 이 과정에서 공조케이스의 입구 단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환 시켜 송풍 공기를 냉기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.
한편, 난방시스템은 엔진의 냉각수를 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서 블로어 유니트의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터 코어를 거치는 냉각수를 열교환 시켜, 송풍 공기를 온기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 자동차 실내를 난방하게 된다.
도 1에 도시한 차량용 공조장치는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의하여 개도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)가 설치된 공조케이스(20)와; 상기 공조케이스(20)의 공기유입구와 연결되어 외기를 송풍하는 송풍부(14); 상기 공조케이스(20) 내부에 구비되는 증발기(E) 및 히터코어(H); 냉ㆍ난방설정에 따라 회동되어 상기 히터코어(H)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(15); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기와 같은 히터코어를 이용한 난방시스템이 구비되는 하이브리드 차량은 운행 중 엔진 작동상태가 계속해서 변하게 되는데, 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수를 히터코어로 보내 폐열을 재활용하여 자동차 실내를 난방하게 되는 난방시스템의 특성 상, 겨울철 엔진 멈춤(stop)시 열원을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 난방성능 향상을 위해 축열재를 저장할 수 있는 축열 열교환기 타입의 히터코어가 차량용 공조장치 내부에 구비되되, 공기 흐름방향으로 상기 히터코어의 튜브가 3열 배치되며, 가운데 열에 위치한 튜브에 축열재가 저장되어 원활한 난방 성능을 확보할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 별도의 차량 정지 후 가동 시 히터코어의 축열재에 저장된 온기를 이용하여 난방 함으로써 사용자의 난방 쾌적성을 향상시킬 수 있으며, 난방에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 공기 흐름방향으로 열교환매체-축열재-열교환매체를 통과함으로써 공기의 열교환성능을 보다 향상할 수 있으며, 튜브 사이에 개재되는 핀이 일체형으로 형성되어 열교환매체가 유동되는 제1열교환부 및 제2열교환부와, 축열재가 저장되는 축열부 사이에 효과적으로 열교환이 이루어지도록 할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 히터코어가 구비되는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 플레이트 타입의 히터코어에 비해 주입될 수 있는 축열재 주입량이 증가하여 축열 성능을 향상시킬 수 있는 히터코어가 구비되는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 히터코어의 축열부에 저장된 축열재의 상태를 축열 기능 수행에 적절한 상태로 유지할 수 있으며, 상기 히터코어의 열교환 및 축열 성능을 향상시킬 수 있는 축열 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 공조장치(10)는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의해 개도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)(Vent)가 형성된 공조케이스(20); 상기 공조케이스(20) 내부에 장착되어 공기는 냉방하는 증발기 및 공기를 가열하는 히터코어(H); 및 냉ㆍ난방설정에 따라 개도를 조절하여 상기 히터코어(H)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(15); 를 포함하여 구성되는 차량용 공조장치(10)에 있어서, 상기 히터코어(H)는 공기 흐름방향으로 튜브가 3열 배치되며, 가운데 열에 위치한 튜브에 축열재가 저장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 일정거리 이격되어 나란하게 구비되되, 공기 흐름방향으로 공간이 세 개로 분리되어 형성되는 제1공간부(310), 제2공간부(320) 및 제3공간부(330) 중 가운데 위치한 제2공간부(320)가 높이 방향으로 제2-1공간부(321)와 제2-2공간부(322)로 분리되어 형성되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200); 공기 흐름방향으로 3열로 배치되어 각각 상기 제1공간부(310), 제2공간부(320) 및 제3공간부(330)에 양단이 삽입 고정되되, 가운데 열을 형성하는 부분이 내측에 위치된 제2-1공간부(321)와 연통되는 복수개의 튜브(400); 상기 튜브(400) 사이에 개재되는 핀(600); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)와 연통되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(510) 및 배출되는 출구파이프(520); 를 포함하여 형성되며, 상기 제1공간부(310)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제1열교환부(710), 상기 제3공간부(330)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제2열교환부(720), 상기 제2-1공간부(321)와 연통되는 튜브(400) 내부에 축열재가 저장되는 축열부(730)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 각각 일체로 형성된 헤더(110) 및 탱크(120)의 결합으로 형성되되, 제1공간부(310), 제2공간부(320), 제3공간부(330)로 공간이 분리되도록 상기 헤더 또는 탱크 내부에 길이방향으로 격벽(370)이 형성되며, 상기 제2공간부(320)가 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322)로 분리되도록 공간을 구획하는 구획수단(380)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 각각 일체로 형성된 헤더(110) 및 탱크(120)의 결합으로 형성되되, 제1공간부(310), 제2공간부(320), 제3공간부(330)로 공간이 분리되도록 상기 헤더 또는 탱크 내부에 길이방향으로 격벽(370)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 상기 제2공간부(320)가 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322)로 분리되도록 공간을 구획하는 구획수단(380)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 상기 제2-2공간부(322)에는 입구파이프(510) 또는 출구파이프(520)가 연통되도록 형성되고,
상기 입구파이프(510)와 연통되는 상기 제2-2공간부(322)에는 상기 입구파이프(510)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로 분지되는 유입분지홀(340)이 격벽(370)상 형성되고, 상기 출구파이프(520)와 연통되는 상기 제2-2공간부(322)에는 상기 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720)를 순환한 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로부터 유입되어 상기 출구파이프(520)로 배출되는 배출분지홀(350)이 격벽(370)상 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 유입분지홀(340)이 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1유입분지홀(341)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2유입분지홀(342)로 구성되며, 상기 배출분지홀(350)이 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1배출분지홀(351)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2배출분지홀(352)로 구성되되, 상기 제1유입분지홀(341), 제2유입분지홀(342), 제1배출분지홀(351) 및 제2배출분지홀(352)이 각각 적어도 한 개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 어느 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 입구파이프(510)가 형성되는 제1파이프커넥터(810); 및 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 나머지 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 출구파이프(520)가 형성되는 제2파이프커넥터(820); 를 포함하여 형성되며, 상기 히터코어(H)의 길이방향으로 일측 외면에 위치되는 파이프 커넥터(800)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 입구파이프(510) 및 출구파이프(520)가 인접하여 서로 나란하게 형성되도록 상기 제1파이프커넥터(810) 및 제2파이프커넥터(820)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)에 열교환매체의 유동을 조절하는 배플(360)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되, 상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 동일한 순환경로인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되, 상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 다른 순환경로인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 3열로 배치되는 상기 튜브(400)가 동시에 압출되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)는 3열로 배치되는 각각의 튜브(400) 사이에 개재되는 핀(600)이 일체로 형성되어 상기 제1열교환부(710), 제2열교환부(720)에 위치되는 튜브(400)와 상기 축열부(730)에 위치되는 튜브(400)의 열교환이 상기 핀(600)을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터코어(H)를 포함하는 축열 시스템(1)은 축열재가 저장되는 리저버(2); 상기 리저버(2)로부터 축열재를 상기 히터코어(H)로 순환시키는 순환펌프(3); 및 상기 순환펌프(3)를 제어하는 제어부(4); 가 순환배관(5)에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 공조장치는 난방성능 향상을 위해 축열재를 저장할 수 있는 축열 열교환기 타입의 히터코어가 차량용 공조장치 내부에 구비되되, 공기 흐름방향으로 상기 히터코어의 튜브가 3열 배치되며, 가운데 열에 위치한 튜브에 축열재가 저장되어 원활한 난방 성능을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 공조장치는 별도의 차량 정지 후 가동 시 히터코어의 축열재에 저장된 온기를 이용하여 난방 함으로써 사용자의 난방 쾌적성을 향상시킬 수 있으며, 난방에 필요한 에너지를 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 히터코어는 공기 흐름방향으로 열교환매체-축열재-열교환매체를 통과함으로써 공기의 열교환성능을 보다 향상할 수 있으며, 튜브 사이에 개재되는 핀이 일체형으로 형성되어 열교환매체가 유동되는 제1열교환부 및 제2열교환부와, 축열재가 저장되는 축열부 사이에 효과적으로 열교환이 이루어지도록 할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 히터코어는 플레이트 타입의 히터코어에 비해 주입될 수 있는 축열재 주입량이 증가하여 축열 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 히터코어의 축열부에 저장된 축열재의 상태를 축열 기능 수행에 적절한 상태로 유지할 수 있으며, 상기 히터코어의 열교환 및 축열 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 차량용 공조장치를 나타낸 도면.
도 2 내지 4는 본 발명의 차량용 공조장치에 구비되는 히터코어를 나타낸 사시도, 분해사시도, 정면도.
도 5 및 도 6은 또 다른 히터코어는 나타낸 분해사시도, 정면도.
도 7 내지 12는 히터코어에서 열교환매체의 순환경로를 나타낸 여러 가지 실시 예.
도 13은 또 다른 히터코어는 나타낸 사시도.
도 14는 히터코어를 포함하는 축열 시스템의 구성도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 차량용 공조장치(10)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 차량용 공조장치를 나타낸 도면이고, 도 2 내지 4는 본 발명의 차량용 공조장치에 구비되는 히터코어를 나타낸 사시도, 분해사시도, 정면도이며, 도 5 및 도 6은 또 다른 히터코어는 나타낸 분해사시도, 정면도이고, 도 7 내지 12는 히터코어에서 열교환매체의 순환경로를 나타낸 여러 가지 실시 예이며, 도 13은 또 다른 히터코어는 나타낸 사시도이고, 도 14는 히터코어를 포함하는 축열 시스템의 구성도이다.
본 발명의 차량용 공조장치(10)는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의해 개도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)(Vent)가 형성된 공조케이스(20); 상기 공조케이스(20) 내부에 장착되어 공기는 냉방하는 증발기 및 공기를 가열하는 히터코어(H); 및 냉ㆍ난방설정에 따라 개도를 조절하여 상기 히터코어(H)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(15); 를 포함하여 형성된다.
특히, 본 발명의 차량용 공조장치(10)에 구비되는 상기 히터코어(H)는 공기 흐름방향으로 튜브가 3열 배치되며, 가운데 열에 위치한 튜브에 축열재가 저장된다.
상기 히터코어(H)는 크게 제1헤더탱크(100), 제2헤더탱크(200), 튜브(400), 핀(600), 입구파이프(510), 출구파이프(520)를 포함하여 형성된다.
특히, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 히터코어(H)의 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 높이 방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되되, 공기 흐름방향으로 공간이 세 개로 분리되어 제1공간부(310), 제2공간부(320) 및 제3공간부(330)로 이루어진다.
이 때, 상기 제2공간부(320)는 높이 방향으로 제2-1공간부(321)와 제2-2공간부(322)로 분리되어 형성된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 각각 일체로 형성된 헤더 및 탱크의 결합으로 형성되되, 제1공간부(310), 제2공간부(320), 제3공간부(330)로 공간이 분리되도록 상기 헤더 또는 탱크 내부에 길이방향으로 격벽(370)이 형성되며, 상기 제2공간부(320)가 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322)로 분리되도록 공간을 구획하는 별도의 구획수단(380)이 더 구비될 수 있다.
상기 격벽(370)은 도 4와 같이 상기 헤더의 내측면에 돌출되어 형성될 수도 있으며, 상기 탱크에 형성될 수도 있다.
이 때, 상기 헤더와 탱크는 각각 압출 또는 프레스 공정에 의해 성형되고, 서로 브레이징 접합되어 하나의 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)를 구성하게 된다.
상기 구획수단(380)은 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 상기 제2공간부(320)에 삽입되어 제2-1공간부(321)와 제2-2공간부(322)로 공간을 구획할 수 있다.
한편, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 제1공간부(310), 제2공간부(320), 제3공간부(330)를 각각 구성하는 헤더(110), 탱크(120) 및 상기 격벽(370)이 일체로 압출 형성되며, 상기 제2공간부(320)가 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322)로 분리되도록 공간을 구획하는 별도의 구획수단(380)이 더 구비될 수도 있다.
도 3 및 4에 도시된 히터코어(H)와 마찬가지로, 상기 구획수단(380)은 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 상기 제2공간부(320)에 삽입되어 제2-1공간부(321)와 제2-2공간부(322)로 공간을 구획할 수도 있다.
이 때, 상기 구획수단(380)은 판형부재로 형성되어, 상기 헤더(110), 탱크(120) 및 격벽(370)과 함께 일체로 압출 형성될 수도 있다.
상기 구획수단(380)은 반드시 'ㄷ'자 형상일 필요는 없으며, 상기 제2공간부(320)를 구획하여 서로 분리된 두 개의 공간을 만들 수 있다면 어떤 형상이든 대체 가능하다.
상기 튜브(400)는 상기와 같이 공기 흐름방향으로 3열 배치되어 형성되는 제1 내지 제3공간부(330)에 양단이 고정되되, 가운데 열을 형성하는 부분, 즉 제2공간부(320)에 양단이 고정되는 부분이 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322) 중 내측에 위치된 제2-1공간부(321)와만 연통되도록 형성된다.
도 3에 도시된 히터코어(H)는 상기 제2-1공간부(321)가 내측에 형성되어 가운데 배치된 튜브(400)와 서로 연통된다.
상기 히터코어(H)는 3열로 배치되는 상기 튜브(400)가 서로 동일한 높이 및 폭과 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 히터코어(H)는 3열로 배치되는 상기 튜브(400)가 동시에 압출되어 서로 연결됨으로써 일체형으로 형성될 수 있는데, 이런 경우 제작이 간편하고, 조립이 용이하다는 장점이 있다.
한편, 도 2, 3 및 5에 도시된 히터코어(H)는 너비방향으로 양측 단부, 즉 최외측 튜브(400)에 핀(600)과 서포트가 더 구비되지만, 본 도면에서는 생략되어 도시되었다.
상기 입구파이프(510) 및 출구파이프(520)는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 연결되어 열교환매체는 유입 또는 배출시킨다.
도 3, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 히터코어(H)는 공기 흐름방향으로 전측과 후측에 열교환매체가 독립적으로 순환되어 형성되는 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720)를 가지며, 상기 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720) 사이에는 축열재가 저장되는 축열부(730)가 형성된다.
다시 말해, 상기 히터코어(H)는 상기 제1공간부(310)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제1열교환부(710), 상기 제3공간부(330)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제2열교환부(720), 상기 제2-1공간부(321)와 연통되는 튜브(400) 내부에 축열재가 저장되는 축열부(730)가 형성된다.
한편, 상기 핀(600)은 상기 튜브(400) 사이에 개재되어 형성되는데, 3열로 배치되는 각각의 튜브(400) 사이에 개재되는 핀(600)이 일체로 형성되어 상기 제1열교환부(710), 제2열교환부(720)에 위치되는 튜브(400)와 상기 축열부(730)에 위치되는 튜브(400)의 열교환이 상기 핀(600)을 통해 이루어질 수 있다.
도 2 내지 3을 참고로 상기 히터코어(H)의 구성을 상세히 살펴보면, 상기 히터코어(H)는 상기 입구파이프(510) 및 출구파이프(520)가 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 상기 제2-2공간부(322)에 연통되도록 형성된다.(이하, 도 3 내지 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322) 중 상기 제2-1공간부(321)가 외측에 위치하고, 도면에서 상측에 위치한 헤더탱크가 제1헤더탱크(100), 하측에 위치한 헤더탱크가 제2헤더탱크(200) 경우에 대해 설명한다.)
상기 제1헤더탱크(100)의 상기 제2-2공간부(322)에는 상기 입구파이프(510)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로 분지되는 유입분지홀(340)이 격벽(370)상 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2헤더탱크(200)의 상기 제2-1공간부(321)에는 상기 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720)를 순환한 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로부터 유입되어 상기 출구파이프(520)로 배출되는 배출분지홀(350)이 격벽(370)상 형성될 수 있다.
상기 유입분지홀(340)은 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1유입분지홀(341)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2유입분지홀(342)로 구성되며, 상기 배출분지홀(350)은 상기 배출분지홀(350)이 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1배출분지홀(351)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2배출분지홀(352)로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)에는 배플(360)이 더 구비되어 상기 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720)를 순환하는 열교환매체의 유동 경로를 조절할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 히터코어(H)는 상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되, 상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 동일한 순환경로가 되도록 할 수 있다.
도 7을 참고로 열교환매체의 흐름을 설명하면,
상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100)의 제2-2공간부(322)와 연통되어 형성되는 입구파이프(510)를 통해 열교환매체가 유입된다. 그 다음, 열교환매체는 상기 제2-2공간부(322)로 유입되어 일부는 제2유입분지홀(342)을 통해 제2열교환부(720)로 유입되고, 나머지는 제1유입분지홀(341)을 통해 제1열교환부(710)로 유입된다.
상기 제2열교환부(720)로 유입된 열교환매체는 상기 튜브(400)를 따라 하측으로 유동된 다음 상기 제2헤더탱크(200)의 제3공간부(330)에 도달하며, 상기 제3공간부(330) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 상측으로 유동된다.
상기 제1헤더탱크(100)의 제3공간부(330)에 도달한 열교환매체는 상기 제1헤더탱크(100)의 제3공간부(330) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 하측으로 유동되어 상기 제2헤더탱크(200)의 제3공간부(330)에 도달하여 상기 제2열교환부(720)의 순환을 마친 다음, 제2배출분지홀(352)을 통해 상기 제2헤더탱크(200)의 제2-2공간부(322)로 유입된다.
상기 제1열교환부(710)로 유입된 열교환매체 역시 제2열교환부(720)로 유입된 열교환매체의 순환경로와 동일하게 상ㆍ하로 지그재그 유동한 다음, 상기 제1배출분지홀(351)을 통해 상기 제2헤더탱크(200)의제2-2공간부(322)로 유입되며, 상기 제2배출분지홀(352)을 통해 유입된 열교환매체와 함께 상기 출구파이프(520)를 따라 외부로 배출된다.
상기 히터코어(H)는 상기와 같은 제1유로(741) 및 제2유로(742)를 따라 순환하는 열교환매체가 공기와 열교환 되도록 하여 독립된 순환경로로 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 차량 정차 시 상기 축열부(730)에 저장되어 있던 열기를 방출하여 차량 실내의 온도 급감을 방지함으로써 난방성능을 향상시키고, 차량 구동으로 인한 연비 또는 하이브리드 차량의 경우 배터리 수명을 향상시킬 수 있다.
상기 히터코어(H)는 도 7과 동일한 제1유로(741) 및 제2유로(742)를 가지되, 도 9와 같이, 상기 히터코어(H)의 외측에서 상기 출구파이프(520)를 입구파이프(510)에 인접한 위치에 구성함으로써, 파이프 레이아웃 및 HVAC(Heating Ventilation and Air Conditioning) 패키지성을 향상시켜 차량 공간을 효율적으로 활용하도록 할 수 있다.
이를 위해, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 어느 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 입구파이프(100)가 형성되는 제1파이프커넥터(810); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 나머지 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 출구파이프(520)가 형성되는 제2파이프커넥터(820); 를 포함하여 형성되며, 상기 히터코어(H)의 길이방향으로 일측 외면에 위치되는 파이프 커넥터(800)가 더 구비될 수 있다.
이 때, 상기 파이프 커넥터(800)는 상기 제1파이프커넥터(810)와 제2파이프커넥터(820)가 서로 결합되어 형성되며, 상기 입구파이프(510) 및 출구파이프(520)가 인접하여 서로 나란하게 형성될 수 있다.
상기 파이프 커넥터(800)는 상기 제1파이프커넥터(810) 및 제2파이프커넥터(820)가 내부에 공간이 형성되는 탱크 형태일 수도 있고, 플레이트의 결합으로 형성될 수도 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 히터코어(H)는 상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되, 상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 다른 순환경로가 되도록 할 수 있다.
도 9를 참고로 열교환매체의 흐름을 설명하면,
상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100)의 제2-2공간부(322)와 연통되어 형성되는 입구파이프(510)를 통해 열교환매체가 유입된다. 그 다음, 열교환매체는 상기 제2-2공간부(322)로 유입되어 일부는 제2유입분지홀(342)을 통해 제2열교환부(720)로 유입되고, 나머지는 제1유입분지홀(341)을 통해 제1열교환부(710)로 유입된다.
상기 제2열교환부(720)로 유입된 열교환매체는 상기 튜브(400)를 따라 하측으로 유동된 다음 상기 제2헤더탱크(200)의 제3공간부(330)에 도달하며, 상기 제3공간부(330) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 상측으로 유동된다.
상기 제1헤더탱크(100)의 제3공간부(330)에 도달한 열교환매체는 상기 제1헤더탱크(100)의 제3공간부(330) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 하측으로 유동되어 상기 제2헤더탱크(200)의 제3공간부(330)에 도달하여 상기 제2열교환부(720)의 순환을 마친 다음, 제2배출분지홀(352)을 통해 상기 제2헤더탱크(200)의 제2-2공간부(322)로 유입된다.
상기 제1열교환부(710)로 유입된 열교환매체는 상기 제1헤더탱크(100)의 제1공간부(310) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 하측으로 유동되어 상기 제2헤더탱크(200)의 제1공간부(310)에 도달하며, 상기 제1배출분지홀(351)을 통해 상기 제2헤더탱크(100)의 제2-2공간부(322)로 유입된 다음, 상기 제2배출분지홀(352)을 통해 유입된 열교환매체와 함께 상기 출구파이프(520)를 따라 외부로 배출된다.
이 경우, 상기 히터코어(H)는 상기와 같은 제1유로(741) 및 제2유로(742)를 따라 순환하는 열교환매체가 공기와 열교환 되도록 독립된 순환경로를 구성하되 서로 다른 순환경로를 갖도록 함으로써, 상기 축열부(730)의 열기를 효과적으로 열교환매체로 전달할 수 있다. 또한, 독립된 순환경로를 서로 교차 구성함으로써, 전체적으로 온도분포가 균일하게 형성될 수 있도록 할 수 있다.
상기 히터코어(H)는 도 10에 도시된 바와 같이, 지그재그 형태가 아닌 상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 단일 패스로 형성될 수 있도록 하여 작동유체의 압력저하를 감소시키고, 독립된 순환경로를 서로 교차 구성함으로써 전체적으로 온도분포가 균일하게 형성될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 히터코어(H)는 상기 제1유입분지홀(341), 제2유입분지홀(342), 제1배출분지홀(351) 및 제2배출분지홀(352)이 각각 적어도 한 개 이상, 즉 복수개 형성되어 도 11 및 도 12와 같은 열교환매체의 유동 경로를 가질 수 있다.
도 11을 참고로 열교환매체의 흐름을 설명하면,
상기 히터코어(H)는 상기 제1헤더탱크(100)의 제2-2공간부(322)와 연통되어 형성되는 입구파이프(510)를 통해 열교환매체가 유입된다. 그 다음, 열교환매체는 상기 제2-2공간부(322)로 유입되어 일부는 제2유입분지홀(342)을 통해 제2열교환부(720)로 유입되고, 나머지는 제1유입분지홀(341)을 통해 제1열교환부(710)로 유입된다.
이 때, 상기 제1유입분지홀(341)은 상기 제1헤더탱크(100)의 상기 제2-2공간부(322)에 길이방향으로 일정 간격 이격되어 두 개 형성되어 제1열교환부(710)로 열교환매체가 분배될 수 있도록 한다.
상기 제1열교환부(710)로 유입된 열교환매체의 일부는 상기 튜브(400)를 따라 하측으로 유동된 다음 상기 제2헤더탱크(200)의 제1공간부(310)에 도달하며, 상기 제1공간부(310) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 상측으로 유동된다.
상기 제1헤더탱크(100)의 제1공간부(310)에 도달한 열교환매체는 상기 제1유입분지홀(341)을 통해 제1열교환부(710)로 유입된 나머지 열교환매체와 함께 상기 제1헤더탱크(100)의 제1공간부(310) 내부에 구비되는 배플(360)에 의해 다시 하측으로 유동되어 상기 제2헤더탱크(200)의 제1공간부(310)에 도달하여 상기 제1열교환부(710)의 순환을 마친 다음, 제1배출분지홀(351)을 통해 상기 제2헤더탱크(200)의 제2-2공간부(322)로 유입된다.
상기 제2열교환부(720)로 유입된 열교환매체 역시 제1열교환부(710)로 유입된 열교환매체의 순환경로와 동일하게 상ㆍ하로 지그재그 유동한 다음, 상기 제2배출분지홀(352)을 통해 상기 제2헤더탱크(200)의 제2-2공간부(322)로 유입되며, 상기 제1배출분지홀(351)을 통해 유입된 열교환매체와 함께 상기 출구파이프(520)를 따라 외부로 배출된다.
이 때, 도 12와 같이, 상기 히터코어(H)는 상기 제2헤더탱크(200)의 상기 제2-2공간부(322)에 길이방향으로 일정 간격 이격되어 상기 제2배출분지홀(352)이 두 개 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2헤더탱크(200)의 제3공간부(330)에 유동되는 열교환매체는 두 개의 제2배출분지홀(352)을 따라 분지되어 상기 제2-2공간부(322)로 유입된 다음, 상기 출구파이프(520)를 따라 외부로 배출될 수도 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같은 히터코어(H)를 포함하는 축열 시스템(1)은 축열재가 저장되는 리저버(2); 상기 리저버(2)로부터 축열재를 상기 히터코어(H)로 순환시키는 순환펌프(3); 및 상기 순환펌프(3)를 제어하는 제어부(4); 가 순환배관(5)에 의해 연결되어 형성된다.
상기 히터코어(H)는 상기 제2-1공간부(321)에 양단이 고정된 튜브(400) 내부에 축열재가 저장되는데, 상기 축열재를 순환시키기 위해 외부에 별도의 축열 시스템(1)이 구비될 수 있다.
상기 축열 시스템(1)은 상기 히터코어(H)의 축열부(730)에 저장된 축열재를 순환시키기 위해 상기 제어부(4)가 온도 및 유량의 정보를 전달받은 다음, 상기 순환펌프(3)를 구동시켜 상기 축열부(730)에 저장되어 있던 축열재를 배출시키고, 상기 리저버(2)에 저장되어 있던 새로운 축열재를 다시 상기 축열부(730)로 충전시킨다.
이 때, 상기 순환배관(5)은 상기 히터코어(H)의 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 가운데 열에 위치한 제2-1공간부(321)와 연통되도록 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 축열 시스템(1)은 상기 축열재의 상태를 축열 기능 수행에 적절한 상태로 유지할 수 있으며, 상기 히터코어(H)의 열교환 및 축열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 축열 시스템 2 : 리저버
3 : 순환펌프 4 : 제어부
5 : 순환배관
10 : 차량용 공조장치
H : 히터코어
E : 증발기
11, 12, 13 : 벤트 11d, 12d, 13d : 도어
15 : 템프도어
20 : 공조케이스
100, 200 : 제1헤더탱크, 제2헤더탱크
310, 320, 330 : 제1공간부, 제2공간부, 제3공간부
321 : 제2-1공간부 322 : 제2-2공간부
340 : 유입분지홀
341, 342 : 제1유입분지홀, 제2유입분지홀
350 : 배출분지홀
351, 352 : 제1배출분지홀, 제2배출분지홀
360 : 배플
370 : 격벽
380 : 구획수단
400 : 튜브
510, 520 : 입구파이프, 출구파이프
600 : 핀
710, 720, 730 : 제1열교환부, 제2열교환부, 축열부
741, 742 : 제1유로, 제2유로
800 : 파이프커넥터
810, 820 : 제1파이프커넥터, 제2파이프커넥터

Claims (14)

  1. 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의해 개도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)(Vent)가 형성된 공조케이스(20); 상기 공조케이스(20) 내부에 장착되어 공기는 냉방하는 증발기 및 공기를 가열하는 히터코어(H); 및 냉ㆍ난방설정에 따라 개도를 조절하여 상기 히터코어(H)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(15); 를 포함하여 구성되는 차량용 공조장치(10)에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    일정거리 이격되어 나란하게 구비되되, 공기 흐름방향으로 공간이 세 개로 분리되어 형성되는 제1공간부(310), 제2공간부(320) 및 제3공간부(330) 중 가운데 위치한 제2공간부(320)가 높이 방향으로 제2-1공간부(321)와 제2-2공간부(322)로 분리되어 형성되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200);
    공기 흐름방향으로 3열로 배치되어 각각 상기 제1공간부(310), 제2공간부(320) 및 제3공간부(330)에 양단이 삽입 고정되되, 가운데 열을 형성하는 부분이 내측에 위치된 제2-1공간부(321)와 연통되는 복수개의 튜브(400);
    상기 튜브(400) 사이에 개재되는 핀(600);
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)와 연통되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(510) 및 배출되는 출구파이프(520); 를 포함하여 형성되며,
    상기 제1공간부(310)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제1열교환부(710), 상기 제3공간부(330)와 연통되는 튜브(400)를 따라 열교환매체가 순환되는 제2열교환부(720), 상기 제2-1공간부(321)와 연통되는 튜브(400) 내부에 축열재가 저장되는 축열부(730)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는
    각각 일체로 형성된 헤더(110) 및 탱크(120)의 결합으로 형성되되,
    제1공간부(310), 제2공간부(320), 제3공간부(330)로 공간이 분리되도록 상기 헤더 또는 탱크 내부에 길이방향으로 격벽(370)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는
    상기 제2공간부(320)가 상기 제2-1공간부(321) 및 제2-2공간부(322)로 분리되도록 공간을 구획하는 구획수단(380)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 상기 제2-2공간부(322)에는 입구파이프(510) 또는 출구파이프(520)가 연통되도록 형성되고,
    상기 입구파이프(510)와 연통되는 상기 제2-2공간부(322)에는 상기 입구파이프(510)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로 분지되는 유입분지홀(340)이 격벽(370)상 형성되고,
    상기 출구파이프(520)와 연통되는 상기 제2-2공간부(322)에는 상기 제1열교환부(710) 및 제2열교환부(720)를 순환한 열교환매체가 상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)로부터 유입되어 상기 출구파이프(520)로 배출되는 배출분지홀(350)이 격벽(370)상 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 유입분지홀(340)이 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1유입분지홀(341)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2유입분지홀(342)로 구성되며,
    상기 배출분지홀(350)이 상기 제1공간부(310)와 연통되는 제1배출분지홀(351)과, 상기 제3공간부(330)와 연통되는 제2배출분지홀(352)로 구성되되,
    상기 제1유입분지홀(341), 제2유입분지홀(342), 제1배출분지홀(351) 및 제2배출분지홀(352)이 각각 적어도 한 개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 어느 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 입구파이프(510)가 형성되는 제1파이프커넥터(810); 및
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 나머지 하나와 연통되어 내부로 열교환매체가 유동되며, 상기 출구파이프(520)가 형성되는 제2파이프커넥터(820); 를 포함하여 형성되며, 상기 히터코어(H)의 길이방향으로 일측 외면에 위치되는 파이프 커넥터(800)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 입구파이프(510) 및 출구파이프(520)가 인접하여 서로 나란하게 형성되도록 상기 제1파이프커넥터(810) 및 제2파이프커넥터(820)가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 제1공간부(310) 및 제3공간부(330)에 열교환매체의 유동을 조절하는 배플(360)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되,
    상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 동일한 순환경로인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    상기 제1열교환부(710)의 열교환매체 순환경로인 제1유로(741) 및 상기 제2열교환부(720)의 열교환매체 순환경로인 제2유로(742)가 서로 독립적으로 형성되되,
    상기 제1유로(741) 및 제2유로(742)가 서로 다른 순환경로인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    3열로 배치되는 상기 튜브(400)가 동시에 압출되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 히터코어(H)는
    3열로 배치되는 각각의 튜브(400) 사이에 개재되는 핀(600)이 일체로 형성되어 상기 제1열교환부(710), 제2열교환부(720)에 위치되는 튜브(400)와 상기 축열부(730)에 위치되는 튜브(400)의 열교환이 상기 핀(600)을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  14. 제 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 의한 히터코어(H)를 포함하는 축열 시스템(1)에 있어서,
    축열재가 저장되는 리저버(2);
    상기 리저버(2)로부터 축열재를 상기 히터코어(H)로 순환시키는 순환펌프(3); 및
    상기 순환펌프(3)를 제어하는 제어부(4); 가 순환배관(5)에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 축열 시스템.
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