KR101558001B1 - 차량용 공조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 공조시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 공조시스템의 내부서는 증발기(300)를 통과한 공기를 두 개의 유로로 구획하여 흐르도록 하며, 그 중 하나의 유로 상의 공기는 템프도어(500)와 히터코어(400)를 이용하여 온도 조절하고, 다른 하나의 유로 상의 공기는 히터코어(400)를 통해 고온으로 가열한다. 그리고 각각의 유로의 공기를 제습로터(600)를 통과시킴으로써, 온도 조절된 공기에서는 수분이 제거될 수 있도록 하고, 고온으로 가열된 공기는 제습로터(600)의 탈습에 사용된 후 차량 외부로 토출되도록 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 공기 중의 습기를 제거하여 차량 내 쾌적성을 유지할 수 있고, 기존 공조시스템의 구조를 크게 변화시키지 않더라도 용이하게 제습 공조시스템을 구성할 수 있어 편리하다는 장점이 있다.

공조시스템, 증발기, 히터코어, 제습로터

Description

차량용 공조시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLES}

본 발명은 차량의 공조시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그 내부에 회전형 제습장치를 갖고, 공조시스템의 히터코어를 이용하여 제습제를 건조시킬 수 있는 구성을 갖는 공조시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 주위의 환경변화에 따라 차량 실내에 적당한 온도, 습도 및 정화된 공기를 제공할 수 있도록 차량의 냉,난방을 담당하는 공조시스템을 포함한다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 공조시스템을 개략적으로 도시한 단면도이다. 일반적으로 차량용 공조시스템은 차량 실내 또는 실외로부터 공기를 유입하여 이 공기를 가열 또는 냉각하여 차량의 실내로 송풍함으로써 차량 실내를 냉방하거나 난방한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량용 공조시스템의 송풍유닛(10)은 내기유입구(22)와 외기유입구(23)가 일측에 형성되는 송풍케이스(20)와, 상기 송풍케이스(20) 내부에서 상기 내기유입구(22) 또는 상기 외기유입구(23)를 통해 들어오는 공기를 상기 송풍케이스(20) 내부로 강제 송풍되도록 하는 블로워(25)를 포함한다.

이때 상기 송풍케이스(20)에는 상기 내기유입구(22)와 상기 외기유입구(23)를 선택적으로 개폐하도록 내외기 전환도어(24)가 설치된다.

그리고 상기 송풍케이스(20) 내부로 흡입된 공기는 상기 송풍유닛(10)과 연결되는 공조유닛(30) 측으로 유입된다. 상기 공조유닛(30)은 공조케이스(40)를 포함한다.

그리고 상기 공조케이스(40) 내부에는 증발기(41)가 구비되는데, 상기 증발기(41)는 공조시스템의 냉매 순환 회로 상의 구성요소로서, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와, 압축기에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기와, 응축기를 통과하여 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 압축기의 냉매 토출량에 따라 그 개폐 정도가 변화하는 전자 팽창밸브 등과 함께 냉매 순환 회로를 구성하며, 냉매가 기화될 때의 증발잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 압축기로 냉매를 귀환시킨다.

또한 상기 공조케이스(40) 내부의 상기 증발기(41) 하류측에는 히터코어(42)가 구성된다. 상기 히터코어(42)는 자동차의 엔진을 순환하며 연소시 발생된 열을 흡수하는 고온의 냉각수를 이용하여 자동차의 실내에 더운 공기를 공급해주는 열교환기이다.

그리고 상기 공조케이스(40)에는 복수의 벤트(44)가 설치된다. 상기 벤트(44)는 상기 송풍유닛(10)과 상기 공조유닛(30)을 통과한 공기를 차량 실내로 토출하는 토출구로서, 공조시스템에서 제공하는 다양한 공조 모드를 구현하기 위하여 다양한 위치에 복수로 구비된다. 예를 들면, 상기 벤트(44)는 탑승자의 상반신 측 으로 공기를 토출하는 페이스(Face) 벤트와, 차량 전면 유리창을 향해 공기를 토출하는 디프로스트(Defrost) 벤트와, 탑승자의 하반신 측으로 공기를 토출하는 플로어(Floor) 벤트 등이 구비될 수 있다.

따라서 상기 송풍유닛(10)에 의하여 차량의 내부 또는 외부에서 흡입된 공기는 상기 공조유닛(30)을 통과하면서 상기 증발기(41)를 통과한 후 선택적으로 상기 히터코어(42)를 통과하고, 상기 증발기(41)와 상기 히터코어(42)를 통과한 공기는 혼합되어 상기 벤트(44)를 통해 차량 실내로 공급된다. 이때 상기 증발기(41)와 상기 히터코어(42) 사이의 템프도어의 회동 각도가 조절됨으로써 상기 증발기(41)를 통과한 차가운 공기와 상기 히터코어(42)를 통과한 더운 공기가 적당량 혼합되어 운전자가 설정한 온도의 공기로 공급된다.

그러나 이와 같은 구조에 의한 공조시스템에서는 차량 실내로 공급되는 공기에 대해 적절한 제습이 이루어지지 못하여 특히 장마철이나 여름철과 같이 습도가 높은 날씨에서는 차량 내 쾌적성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 공조시스템에 제습장치를 구비하여 차량 내 쾌적성을 제공할 수 있는 다양한 기술들이 제안되어왔다.

예를 들어 공조시스템을 냉각 모드로 구동하여(차량 에어컨을 구동하여) 저온의 증발기의 표면에 수분을 응축하는 방법이 제습 기술 중 하나로 사용되어왔다. 그러나 이와 같은 제습 방법은 차량 에어컨을 반드시 구동하여야 하므로, 연비 문제 뿐 아니라, 차량 내부 온도가 운전자가 원하는 온도보다 낮아질 수 있다는 문제점이 있었다.

또한 제습 공조시스템의 하나로, 한국 특허 공개 번호 10-2007-0020895 "차량용 송풍유닛의 제습장치"에서는, 송풍유닛 측에 위치한 제습 벨트가 송풍유닛이 흡입한 공기를 제습하여 공조유닛으로 유입시키고, 제습 벨트는 냉각수 라인까지 연장 회전하여 냉각수 라인에서 건조되도록 하고 있다. 그러나 이와 같은 경우, 냉각수 라인이 송풍유닛 근처까지 연결하여야 하고, 제습 벨트 회전시 작동 불량 가능성이 있었다.

또한 제습 공조시스템의 다른 예로, 한국 특허 공개 번호 10-2005-0104920 "자동차용 제습 냉방장치"에서는, 증발기의 상류 측에 송풍유닛에 의해 유입되는 공기 중에 함유된 습기를 흡착 제거하는 제습로터가 구비되고, 상기 제습로터에 흡착된 습기를 엔진 폐열에 의해 증발시켜 외부로 배출하기 위한 재생부로 이루어져 있고, 이때 제습로터는 모터와 벨트에 의해 연속적으로 회전되고, 상기 제습로터를 통하여 제습된 응축수와의 열교환에 감온시키도록 응축수 열교환기를 포함하고 있다. 그러나 이와 같은 장치에서는 히터코어와는 별도의 응축수 열교환기가 구비되어야 하며, 송풍유닛으로 공기가 흡입되는 방향과 반대 방향으로 제습로터의 건조가 이루어지기 때문에 제습로터를 건조시켜 습기를 포함하는 공기를 반대 방향으로 송풍시켜야 했다. 이는 한국 특허 공개 번호 10-2004-0065472에 공개된 "공기조화시스템"도 마찬가지이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단하고 효율적인 구조의 제습장치를 구비하는 공조시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 공조시스템 구조의 큰 변화 없이 제습장치를 추가적으로 구비할 수 있는 공조시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 공기유로를 형성하는 공조케이스(100)와; 상기 공조케이스(100) 내부로 공기를 흡입하여 상기 공기유로로 공급하는 블로워(200)와; 상기 공기유로의 상류측에 설치되어 상기 블로워(200)에 의해 흡입된 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 증발기(300)와; 상기 증발기의 하류측에서 공기의 이동경로를 각각 형성하는 공조유로(A) 및 제습유로(B)와; 상기 공조유로(A)의 일부와 상기 제습유로(B) 전체를 관통하게 설치되어 공기를 가열하는 히터코어(400)와; 상기 공조유로(A) 상에서 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에 설치되며, 회동각도에 따라 상기 증발기(300)를 통과한 공기를 선택적으로 상기 히터코어(400)로 안내하는 템프 도어(500); 그리고 상기 히터코어(400)의 하류측에 상기 공조유로(A)와 상기 제습유로(B)를 관통하여 회전 가능하게 설치되는 제습로터(600)를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명은, 내부에 공기유로를 형성하는 공조케이스(100)와; 상기 공조 케이스(100) 내부로 공기를 흡입하여 상기 공기유로로 공급하는 블로워(200)와; 상기 공기유로의 상류측에 설치되어 상기 블로워(200)에 의해 흡입된 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 증발기(300)와; 상기 증발기의 하류측의 제습유로(D) 상에 설치되고 공기를 가열하는 히터코어(400)와; 상기 히터코어(400)를 중심으로 그 하류측에서 공기의 이동경로를 각각 형성하는 공조유로(C) 및 제습유로(D)와; 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에 설치되며, 위치에 따라 상기 증발기(300)를 통과한 공기를 선택적으로 상기 히터코어(400)로 안내하는 템프 도어(500); 그리고 상기 히터코어(400)의 하류측에 상기 공조유로(C)와 상기 제습유로(D)를 관통하여 회전 가능하게 설치되는 제습로터(600)를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 이와 같은 본 발명에 의한 공조시스템은, 상기 공조유로(A 또는 C)를 차량 내부와 연통시키는 내부 벤트(700) 및 상기 제습유로(B 또는 D)를 차량 외부와 연통시키는 외부 벤트(800)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

나아가 상기 공조시스템은, 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에서 상기 제습유로(B 또는 D)를 선택적으로 개방하는 제습도어(900')를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 상기 공조시스템은, 상기 공조시스템의 각 구성요소를 제어하여 냉난방 기능 및 제습 기능을 수행하는 제어부를 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는, 제습 기능이 선택되면 상기 블로워(200)가 구동되도록 하고, 상기 제습도어(900')를 회전시켜 상기 제습유로(B 또는 D)를 개방하며, 상기 제습로터(600)를 회전시키 고; 제습 기능 선택이 해제되면 상기 제습도어(900')를 회전시켜 상기 제습유로(B 또는 D)를 폐쇄하고, 상기 제습로터(600) 및 상기 블로워(200)의 구동을 정지시키도록 할 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공조시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 공조시스템 내의 간단하고 효율적인 구조의 제습장치를 통하여 차량 내 쾌적성을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 공조시스템에 의하면, 기존의 공조시스템의 구조의 큰 변화 없이 제습장치를 추가할 수 있으므로, 기존의 제조 설비나 공정을 그대로 이용할 수 있어 경제적이라는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 의한 공조시스템에 의하면 공조시스템 내에 구성되는 제습장치 구조가 간단하여 차량에 공조시스템을 설치하기 용이하다는 장점이 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 차량용 공조시스템의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2(a)는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 공조시스템의 개념을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2(b)는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 공조시스템에서 냉난방 기능(온도 조절 기능)만이 선택된 경우의 동작상태도이며, 도 2(c)는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 공조시스템에서 냉난방 기능 및 제습 기능 이 모두 선택된 경우의 동작상태도이고, 도 2(d)는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 공조시스템에서 제습 기능만이 선택된 경우의 동작상태도이다.

우선 본 발명의 실시예에 의한 차량용 공조시스템의 구성을 개략적으로 살펴보면, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 차량용 공조시스템의 공조케이스(100)에는 공조시스템 내부로 공기를 흡입하기 위한 유입구(150)가 형성된다. 상기 유입구(150)는 차량의 내부 공기가 유입되는 내기유입구와 차량의 외부 공기가 유입되는 외기유입구로 구분될 수 있다. 상기 내기유입구와 상기 외기유입구는 운전자가 선택한 공조시스템의 송풍모드에 따라 선택적으로 개폐된다.

그리고 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 공조시스템에는 상기 유입구(150)를 통하여 차량 내부 또는 외부의 공기를 공조시스템 내부로 송풍하기 위한 블로워(200)가 설치된다. 상기 블로워(200)에는 모터와 팬이 구비되어 모터의 회전력으로 팬을 회전시켜 공기를 흡입한다. 상기 블로워(200)를 통해 상기 유입구(100)로 흡입된 공기는 후술할 벤트(700, 800)로 토출될 때까지 공조시스템 내부에 형성된 공기유로를 따라 이동한다.

상기 블로워(200)를 통해 흡입되어 상기 공기유로를 따라 이동하는 공기는 우선 증발기(300)를 통과한다. 상기 증발기(300)는 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와, 압축기에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기와, 응축기를 통과하여 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 압축기의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화하는 전자 팽창밸브 등과 함께 냉매 순환 회로를 구성하며, 냉매가 기화될 때의 증발잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 압축기로 냉매를 귀환시킨다. 상기 증발기(300)를 통과한 공기는 차량 공조시스템의 구동 상태에 따른 상기 증발기(300)의 온도에 따라 냉각될 수 있다.

한편 상기 공조시스템 내부의 상기 공기유로는 상기 증발기(300)의 하류 측부터는 두 개의 유로로 나뉜다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 구획벽(900)으로 나누어진 각각의 유로, 즉 도면 상단 측에 도시된 유로와 도면 하단 측에 도시된 유로를 따라 화살표로 표시된 바와 같이 나뉘어 흐른다.

여기서, 화살표 A1, A2 및 A3과 같이 순차적으로 공기가 흐르도록 형성된 유로를 제1유로(A)라고 하고, 화살표 B1, B2 및 B3과 같이 순차적을 공기가 흐르도록 형성된 유로를 제2유로(B)라고 하여 설명한다.

이때 상기 증발기(300)를 통과한 공기들이 지나는 경로에는 히터코어(400)가 구비된다. 상기 히터코어(400)는 자동차의 엔진을 순환하며 연소시 발생된 열을 흡수하는 고온의 냉각수를 이용하여 자동차의 실내에 더운 공기를 공급해주는 열교환기이다. 상기 히터코어(400)는 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B) 구획하는 상기 구획벽(900)을 관통하여 설치된다.

여기서 상기 히터코어(400)는 상기 제1유로(A)의 일부와 상기 제2유로(B)의 전체를 관통하도록 설치된다. 즉, 상기 히터코어(400)는 상기 구획벽(900)을 관통하여 설치되지만, 상기 제2유로(B)를 흐르는 공기는 상기 히터코어(400)를 반드시 통과하도록 설치되고, 상기 제1유로(A)를 흐르는 일부의 공기만 상기 히터코어(400)를 통과할 수 있도록 상기 제1유로(A)의 일부에만 형성된다.

이때 상기 증발기(300)를 통과한 공기 중 상기 제1유로(A) 상의 공기 즉, 화 살표 A1과 같이 흐르는 공기의 온도를 조절하기 위하여 상기 히터코어(400)를 선택적으로 통과하도록 하는데, 이를 위하여 템프도어(500)가 구비된다.

상기 템프도어(500)는 그 회동각도에 따라 상기 제1유로(A) 상의 공기의 경로를 조절하기 위한 것으로서, 상기 템프도어(500)가 상기 히터코어(400) 측으로 완전히 회동하면서 상기 히터코어(400) 전면을 덮으면, 상기 증발기(300)를 통과한 화살표 A1 방향의 공기는 상기 히터코어(400)를 통과하지 않지만, 상기 템프도어(500)가 그 반대 방향으로 완전히 회동하면 모두 상기 히터코어(400)를 통과한다. 이와 같이 상기 템프도어(500)의 회동각도를 적절하게 조절하면, 상기 증발기(300)만 통과한 공기와 상기 히터코어(400)를 통과한 공기가 적절하게 혼합되어 적정한 온도가 된다.

그리고 상기 히터코어(400)의 하류에는 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B)를 관통하여 제습로터(600)가 설치되며, 상기 제습로터(600)는 도면에 도시된 것처럼 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B)의 공기의 흐름과는 수직 방향으로 설치되어 회전한다. 상기 제습로터(600)는 건식 흡착방식으로 공기중의 습기를 흡착하도록 실리카겔(Silica Gel)이나 제올라이트(Zeolite) 등의 흡착제를 담지한 허니컴(Honeycomb)형상의 원통체로서, 도면에서 상부에 도시된 덕트에서는 수분을 흡착하고, 하부에 도시된 덕트에서는 화살표 B2의 고온의 공기에 의해 상부의 덕트에서 흡착한 수분이 강제 증발되도록 회전한다. 상기 제습로터(600)의 회전을 위하여 상기 제습로터(600)의 외주연에 벨트로 연결되어 상기 제습로터(600)를 회전시키는 전기모터가 함께 설치될 수 있다.

상기 제습로터(600)는 상기 구획벽(900)을 수직 관통하여 상기 제1유(A)로와 상기 제2유로(B)의 단면상에 설치되며, 이때 상기 제습로터(600)가 설치된 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B)의 단면은 각각 반원형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 구획벽(900)은 상기 제습로터(600)의 지름에 대응하는 부분에서 상기 제습로터(600)에 의해 관통될 수도 있다.

그리고 상기 제습로터(600)의 하류측에는 각각 내부벤트(700)와, 외부벤트(800)가 형성된다. 상기 제1유로(A)는 상기 내부벤트(700)를 통해 차량 내부와 연통되고, 상기 제2유로(B)는 상기 외부벤트(800)를 통해 차량 외부 공기와 연통된다. 이때 상기 내부벤트(700)는 차량 내부의 적절한 위치에 복수로 형성될 수 있다. 또한 상기 외부벤트(800)는 차량의 바닥면이나 차량 본넷트 부분 등을 통해 외부로 공기가 토출될 수 있도록 형성된다.

그리고 실시예에 따라서는 상기 구획벽(900)에는 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에 제습도어(900‘)가 형성되어, 상기 제2유로(B)를 선택적으로 개방할 수 있도록 한다. 즉, 상기 공조시스템의 제습 기능을 사용자 요구에 따라 선택적으로 수행할 수 있도록 하기 위하여 상기 제2유로(B)로 유입되는 공기의 흐름을 차단할 수 있도록 상기 구획벽(900) 상에 제습도어(900’)를 설치할 수 있다. 상기 제습도어(900′)는 도시된 바와 같이 공기유로에 평행하게 회동되면, 상기 구획벽(900)의 일부로서 제2유로(B)를 형성하여 제습기능이 수행될 수 있도록 하고, 공기유로에 수직하게 회동되면, 상기 제2유로(B)의 상류를 폐쇄하여 제2유로(B)로 공기가 유입되지 않도록 하여 제습 기능 미수행시 불필요한 공기의 흐름을 차단한 다.

이하에서는 위와 같은 구성의 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 공조시스템의 작용을 도 2(b) 내지 (d)를 참조하여 단계적으로 살펴본다.

우선 본 발명의 제1실시예에 의한 공조시스템에서 제습 기능을 선택하지 않고 온도 조절 기능만을 선택한 경우, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상기 제습도어(900′)는 상기 제2유로(B)의 상류를 차폐한다.

그리고 상기 블로워(200)를 작동시켜 상기 유입구(150)를 통해 송풍모드에 따라 차량 내부의 공기 또는 차량 외부의 공기를 공조케이스(100) 내부로 흡입한다. 그에 따라 상기 공조케이스(100) 내부에 마련된 공기유로를 통해 공기가 이동한다.

상기 블로워(200)의 작동에 의하여 흡입된 공기는 우선 상기 증발기(300)를 통과한다. 그리고 도시된 것처럼, 상기 증발기(300)를 통과한 공기는 상기 제습도어(900′)에 가로막혀 상기 제2유로(B)로는 유입되지 못하고, 모두 상기 제1유로(A)로 이동한다. 상기 제1유로(A) 상에서 화살표 A1과 같이 흐르는 제1유로(A) 상의 공기는 템프도어(500)의 회동각도에 따라 상기 히터코어(400)를 선택적으로 통과하게 된다. 그리고 이와 같이 상기 템프도어(500)의 회동각도에 따라 상기 증발기(300)만 통과한 공기와 상기 히터코어(400)를 통과한 가열된 공기가 혼합되어 화살표 A2와 같이 흐른다. 즉, 화살표 A2로 흐르는 공기는 상기 템프도어(500)의 회동각에 따라 적절한 온도로 혼합된다. 이때 상기 템프도어(500)의 회동각은 운전자가 냉방 운전모드와 난방 운전모드 중 어느 것을 선택하였는지 여부와 설정된 차 량 실내 온도에 따라 달라진다. 특히 사용자가 냉방 모드를 선택한 경우에는 냉매 순환 회로 상의 압축기(도면 미도시)가 구동되어 상기 증발기(300)의 온도를 감소시킨다.

상기 템프도어(500)의 회동각에 따라 적절한 온도로 혼합된 공기는 상기 제1유로(A)를 따라 상기 제습로터(600)를 통과한다. 이때 상기 제2유로(B)로는 공기가 통과하지 않기 때문에 상기 제습로터(600) 내의 제습제는 건조되지 않으므로 제습 기능은 수행되지 않는다. 따라서 상기 제습로터(600)의 회전도 정지된다.

그 후 상기 제1유로(A)를 따라 상기 제습로터(600)를 통과한 공기는 상기 내부 벤트(700)를 통해 차실내로 공급된다. 따라서 상기 제1유로(500) 상에서 상기 증발기(300), 상기 히터코어(400) 및 상기 템프도어(500)에 의해 온도 조절된 공기가 차량 실내로 공급되면서, 차량 실내의 온도가 운전자가 설정한 바에 따라 조절된다.

한편 본 발명의 제1실시예에 의한 공조시스템에서 운전자가 공조시스템의 제습 기능과 온도 조절 기능을 모두 선택한 경우, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제습 도어(900′)가 상기 구획벽(900)과 평행하게 열리면서 상기 구획벽(900)의 일부를 이룸으로써 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B)를 구획한다.

그리고 상기 블로워(200)가 동작함에 따라 상기 공조케이스(100) 내부로 유입된 공기는 상기 증발기(300)를 통과한 후, 상기 제1유로(A) 및 상기 제2유로(B)로 나뉘어 흐른다.

상기 제1유로(A)를 따라 화살표 A1, A2, A3와 같이 순차적으로 흐르는 공기 는 도 2(b)를 참조하여 설명한 경우와 같은 과정을 거치게 된다.

한편 상기 제2유로(B)로 유입되어 화살표 B1과 같이 흐르는 공기는 모두 상기 히터코어(400)를 통과하면서 상기 히터코어(400)에 의하여 가열된다. 즉, 도면에 도시된 화살표 B2와 같이 흐르는 공기는 가열된 고온의 공기가 된다.

그 후 상기 제1유로(A) 상의 온도 조절된 공기와, 상기 제2유로(B) 상의 고온의 공기는 각각 상기 제습로터(600)를 통과한다.

이때 상기 제습로터(600)는 회전하면서 화살표 A2와 같이 흐르는 제1유로(A) 상의 공기로부터는 수분을 흡수하고, 제2유로(B) 상의 화살표 B2와 같이 흐르는 고온의 공기에 의해서는 건조된다.

그에 따라 상기 제1유로(A) 상의 공기 내에 있던 수분은 상기 제습로터(600)의 흡착제로 흡수됨으로써 제거되고, 그에 따라 화살표 A3과 같이 흐르는 공기는 수분이 제거된 건조한 공기가 된다. 그리고 수분이 제거된 공기는 차량 내부와 연통된 상기 내부 벤트(700)를 통해 차량 내부로 토출된다.

한편 상기 제2유로(B)에서 상기 히터코어(400)를 지난 공기는 상기 제습로터(600)의 하단을 통과하면서 상기 제1유로(A) 상을 회전하여 통과하면서 수분을 흡착한 후 회전되어 상기 제2유로(B)를 지나는 흡착제를 건조시킨다. 그에 따른 고온의 다습한 공기는 화살표 B3과 같이 차량 외부와 연통된 외부 벤트(800)를 통해 차량 외부로 토출된다.

그에 따라 수분을 포함한 공기는 차 외부로 모두 토출되고, 수분이 제거된 공기만 차량 실내에 공급되어 여름철과 같은 고온 다습한 날씨에도 차량 내부를 쾌 적하게 유지할 수 있다.

한편 본 발명의 제1실시예에 의한 공조시스템에서 운전자가 상기 공조시스템의 온도 조절 기능은 선택하지 않고 제습 기능만을 선택한 경우에는, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 상기 제습도어(900′)는 상기 구획벽(900)과 평행하게 회동하여 상기 구획벽(900)의 일부를 이루면서 상기 제1유로(A)와 상기 제2유로(B)를 구획하고, 상기 템프도어(500)는 상기 제1유로(A) 상의 상기 히터코어(400)의 전면을 차폐한다. 또한 상기 압축기가 구동하지 않으므로 상기 증발기(300)는 냉각되지 않는다.

그에 따라 상기 블로워(200)에 의하여 상기 공조케이스(100) 내부로 유입된 공기는 상기 증발기(300)를 통과하더라도 강제 냉각되지 않고, 상기 제1유로(A)에서 상기 히터코어(400) 또한 통과하지 않으므로, 상기 공조케이스(100) 외부에서 유입된 온도에서 크게 달라지지 않는다.

한편 상기 제2유로(B) 상의 공기는 모두 상기 히터코어(400)를 통과하면서 온도가 증가하고, 그에 따라 상기 히터코어(400)를 통과한 화살표 B2와 같이 흐르는 고온의 공기가 상기 제습로터(600)를 향해 송풍된다.

이때 상기 제습로터(600)는 회전되고, 회전되는 제습로터(600)의 제습제는 상기 제1유로(A)를 통과하면서 상기 제1유로(A) 상의 공기 내의 수분은 흡수하고, 상기 제2유로(B)를 통과하면서, 상기 히터코어(400)를 통과하여 송풍되는 고온의 공기에 의하여 건조된다.

상기 제습로터(600)를 통과한 제1유로(A) 상의 공기는 상기 내부 벤트(700) 를 통해 차량 내부로 토출되고, 상기 제습로터(600) 내의 제습제를 건조시킨 고온 다습한 제2유로(B) 상의 공기는 상기 외부 벤트(800)를 통해 차량 외부로 토출된다.

따라서 유입된 공기의 온도는 거의 변화시키지 않고, 습기만 제거하여 차량 내부로 공급할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 상기 증발기(300)를 통과한 공기가 두 개의 경로로 나뉘어 일부는 차량의 실내로 공급되도록 온도가 조절된 후 습기가 제거되고, 일부는 상기 제습로터(600)에 흡착된 습기를 건조시킨 후 차량 외부로 토출되도록 하기 위하여, 상기 증발기(300)를 통과하여 두 개의 경로로 나뉜 공기들은 서로 혼합되지 않도록 분리된 별도의 덕트를 따라 이동되도록 한다.

즉, 도면에 도시된 바와 같이, 화살표 A1, A2, A3로 순차적으로 흐르는 공기가 하나의 유로를 형성하고, 화살표 B1, B2, B3와 같이 순차적으로 흐르는 공기가 다른 유로를 형성하도록 두 개의 별도의 덕트를 구성하고, 상기 히터코어(400)와 상기 제습로터(600)는 두 덕트를 수직으로 관통하도록 설치될 수 있다. 이때 두 덕트를 구분하는 상기 구획벽(900)은 두 덕트를 지나는 공기 사이의 열교환이 일어나지 않도록 열전도율이 낮은 물질로 형성될 수 있다.

또한 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템 및 그를 이용하여 공기 온도 조절 및 제습을 수행하는 동작을 설명한다.

도 3(a)는 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템의 개념을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에서 냉난방 기능(온도 조절 기능)만이 선택된 경우의 동작상태도이며, 도 3(c)는 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에서 제습 기능만이 선택된 경우의 동작상태도이다. 본 발명의 제2실시예는 본 발명의 제1실시예에 의한 공조시스템의 구성요소와 동일한 기능을 하는 구성요소에는 동일한 식별 부호를 사용하여 설명한다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에는 공조케이스(100)가 형성되고, 상기 공조케이스(100)에는 유입구(150)와 내부 벤트(700), 외부 벤트(800)가 구비된다. 그리고 상기 공조케이스(100) 내부에는 순차적으로 블로워(200), 증발기(300), 히터코어(400), 제습로터(600)가 구비된다. 이때 상기 공조케이스(100), 유입구(150), 내부 벤트(700) 및 외부 벤트(800), 블로워(200), 증발기(300), 히터코어(400), 제습로터(600)의 구성, 기능, 동작 등은 본 발명의 제1실시예에서 설명한 바와 같다.

한편 상기 공조케이스(100) 내부의 공기유로는 상기 히터코어(400)를 중심으로 그 하류에서부터 구획벽(900)에 의하여 제3유로(C)와 제4유로(D)로 구획된다. 특히 상기 구획벽(900)은 상기 히터코어(400)가 상기 제4유로(D) 내에 위치하도록 형성된다.

또한 공기의 온도를 조절하기 위한 템프 도어(500)가 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에 구비되는데, 상기 템프 도어(500)는 도시된 바와 같이 슬라이드 타입(Slide-type)으로 형성되어, 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D)로 유입되는 공기의 양을 선택적으로 조절한다.

그리고 상기 히터코어(400)의 하류 측에는 상기 구획벽(900)과 평행하게 회 동하면 상기 구획벽(900)의 일부를 이루며 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D) 사이의 공기 이동을 차단하는 제습 도어(900′)가 설치된다.

상기 제습 도어(900′)는 상기 구획벽(900)과 평행한 위치로부터 상기 구획벽(900)과 수직이고 상기 제4유로(D) 전체를 차폐하는 위치까지 대략 90도 가량 회동 가능하다.

상기 템프 도어(500)의 위치 및 상기 제습 도어(900′)의 회동각에 따라 상기 유입구(150)를 통해 유입된 공기는 제3유로(C) 및 제4유로(D)를 통과하면서 온도가 조절되고 습기가 제거되게 된다.

본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에서, 운전자가 냉난방 기능 즉 온도 조절 기능만을 선택한 경우, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 제습 도어(900′)는 상기 제4유로(D)를 완전히 차폐하도록 회동되는 한편, 상기 템프도어(500)의 위치는 운전자가 냉방 운전모드와 난방 운전모드 중 어느 것을 선택하였는지 여부와 설정된 차량 실내 온도에 따라 달라진다. 특히 사용자가 냉방 모드를 선택한 경우에는 냉매 순환 회로 상의 압축기(도면 미도시)가 구동되어 상기 증발기(300)의 온도를 감소시킨다.

상기 템프도어(500)가 운전자가 설정한 온도에 따라 적절한 위치로 이동하여 상기 증발기(300)를 통과한 공기가 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D)로 적절히 분배되면, 상기 제4유로(D) 상의 공기는 상기 히터코어(400)를 통과하면서 가열된다. 그 후 상기 제4유로(D)의 공기는 상기 제습 도어(900′)에 의해 가로막혀 상기 제3유로(C)로 유입되면서, 상기 제3유로(C) 상의 공기와 혼합된다.

그에 따라 적절한 온도로 혼합된 공기는 화살표 C2와 같이 흐르면서 제습로터(600)를 통과한다. 그러나 상기 제4유로(D)로 공기가 흐르지 않으므로 상기 제습로터(600) 내의 제습제가 건조되지 않아, 제3유로(C) 상의 공기는 상기 제습 로터(600)를 통과하더라도 제습 효과는 거의 없다. 따라서 이와 같이 제습 기능을 선택하지 않은 경우에는 상기 제습로터(600)를 회전시키지 않는다.

그 후 상기 제3유로(C) 상의 공기는 화살표 C3과 같이 상기 내부 벤트(700)를 통해 차량 내부로 공급되고, 차량 실내에는 운전자가 선택한 바와 같이 습기가 제거되지 않고, 온도 조절만 된 공기가 공급된다.

한편, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 운전자가 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에서 냉난방 기능은 선택하지 않고 제습 기능만을 선택한 경우에는, 상기 제습 도어(900′)가 상기 구획벽(900)과 평행하게 회동하여 상기 구획벽(900)의 일부를 형성하면서 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D) 내의 공기 사이의 혼합이 이루어지지 않도록 한다.

그리고 상기 템프도어(500)는 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D) 모두로 공기가 유입되도록 위치한다. 또한 이때 운전자가 온도 조절 기능은 선택하지 않았으므로 상기 압축기는 구동되지 않는다.

그에 따라 상기 블로워(200)를 통해 유입되어 상기 증발기(300)를 통과한 공기는 유입된 온도와 크게 다르지 않으며, 이와 같은 공기는 상기 제3유로(C)와 상기 제4유로(D)로 나뉘어 유입된다. 상기 제4유로(D)로 유입된 공기는 상기 제4유로(D) 상에 구비되는 상기 히터코어(400)를 통과하면서 고온으로 가열된 후 화살표 D2와 같이 상기 제습로터(600)를 향해 송풍된다. 그에 따라 회전하면서 상기 제4유로(D)를 통과하는 부분의 제습제는 고온의 공기에 의하여 건조되고, 상기 제습로터(600)의 제습제를 건조시킨 후의 고온 다습한 공기는 상기 외부 벤트(800)로 토출된다.

한편 상기 제3유로(C) 상의 공기는 온도 조절되지 않고, 그대로 상기 제습로터(600)를 통과하면서 상기 제습로터(600) 내의 제습제에 의하여 공기 내에 포함된 수분이 제거된다. 그에 따라 건조된 공기는 화살표 C3과 같이 상기 내부 벤트(700)를 통해 차량 내부로 공급된다.

따라서 운전자가 선택한 바와 같이, 온도 조절되지 않고 수분만 제거된 공기가 차량 내부로 공급되도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 제2실시예에 의한 공조시스템에서도 상기 제습 도어(900′)의 회동각을 도 3(a)에 도시된 회동각 범위 내에서 조절함으로써 온도 조절 기능과 제습 기능이 함께 수행되도록 할 수도 있다.

이와 같은 방식으로 제습을 수행하는 경우, 기존의 일반적인 공조시스템의 공기가 흐르는 경로를 두 개의 덕트로 구성하고, 제습로터를 더 설치하면 되므로 기존 공조시스템의 구조를 크게 변화시키지 않더라도 용이하게 제습 공조시스템을 구성할 수 있다. 또한 모든 송풍 방향이 하나의 방향이므로 별도의 블로워를 설치하거나 복잡한 덕트구조를 형성하지 않아도 된다.

이어서, 도 3을 참조하여 위와 같은 본 발명의 실시예에 의한 공조시스템의 제어방법을 단계적으로 설명한다. 공조시스템에는 상술한 바와 같은 각 구성요소의 상태나 동작 여부 등을 제어하는 공조장치제어유닛(도면 미도시)이 구비되는데, 이를 ‘제어부’라고 하고 이와 같은 제어부에 의한 공조시스템 제어방법을 이하에서 설명한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 공조시스템의 제어방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다. 도 4를 참조하여 설명하는 본 발명의 다른 실시예는 공조시스템의 냉난방 기능과 제습 기능이 선택적으로 수행되는 경우의 실시예이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 바와 같은 구조를 갖는 공조시스템에서 냉난방 기능 OFF 신호가 발생하면(S100), 상기 제어부는 이를 감지하여 상기 블로워(200)를 구동시킴으로써 상기 공조케이스(100) 내부에 공기흐름을 형성시킨다(S110).

그리고 상기 제어부는 상기 제습도어(900‘)의 회동각도를 공기흐름과 평행하게 조절하여 상기 제2유로(B) 또는 상기 제4유로(D)를 개방시킨다(S120). 그에 따라 상기 증발기(300)를 통과한 공기 일부가 상기 제2유로(B) 또는 상기 제4유로(D)로 유입되도록 한다.

또한 상기 제어부는 상기 제습로터(600)가 회전되도록 함으로써(S130) 상기 히터코어(400)를 통과한 상기 제2유로(B) 또는 상기 제4유로(D) 상의 공기가 상기 제습로터(600)를 통과하면서 제습제를 건조시킬 수 있도록 한다.

한편 상기 제어부는 상기 공조시스템의 상기 블로워(200)의 송풍모드에 따라 제습을 수행하는 시간을 조절한다. 상기 블로워(200)는 외기모드시에는 차량 외부에서 공기를 송풍하고, 내기모드시에는 차량 내부에서 공기를 송풍한다.

이에 따라 상기 제어부는 상기 제110단계 내지 제130단계의 수행에 의한 제습 기능 수행 중 상기 블로워(200)의 송풍모드를 확인하여(S140), 송풍모드가 외기모드이면, 차량의 엔진 정지 여부를 확인하여(S150) 상기 블로워(200) 및 상기 제습로터(500)의 회전을 정지시킴으로써(S160), 차량의 구동이 종료할 때까지 제습기능을 수행하고, 상기 제140단계(S140)에서의 판단 결과, 송풍모드가 내기모드이면, 설정시간 경과여부를 확인하여(S170) 제습 기능을 정지한다(S160).

즉, 차량 내부에 외기가 공급되는 경우에는 외기에 포함된 습기도 함께 지속적으로 공급되므로 차량 구동 종료시까지 지속적으로 제습을 수행하고, 차량 내부의 공기가 순환되는 경우에는 차량 내의 공기가 한차례 순환될 정도의 시간 동안에만 제습을 수행하면 제습된 공기가 다시 차량 내부에 공급되므로, 설정시간 동안에만 제습이 수행되도록 한다.

한편, 다시 냉난방 기능이 수행되는 경우에도 제습로터 회전을 정지하고 제습유로를 차폐하여 냉난방 기능만 수행되도록 할 수도 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 공조시스템을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 공조시스템의 개념을 개략적으로 도시한 개념도 및 동작상태도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 차량용 공조시스템의 개념을 개략적으로 도시한 개념도 및 동작상태도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 공조시스템의 제어방법을 단계적으로 도시한 흐름도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10: 송풍유닛 20: 송풍케이스

22: 내기유입구 23: 외기유입구

24: 전환도어 25: 블로워

30: 공조유닛 40: 공조케이스

41: 증발기 42: 히터코어

44: 벤트 100: 공조케이스

150: 유입구 200: 블로워

300: 증발기 400: 히터코어

500: 템프도어 600: 제습로터

700: 내부 벤트 800: 외부 벤트

900: 구획벽 900‘: 제습도어

A: 제1유로 B: 제2유로

C: 제3유로 D: 제4유로

Claims (5)

1. 내부에 공기유로를 형성하는 공조케이스(100)와;

   상기 공조케이스(100) 내부로 공기를 흡입하여 상기 공기유로로 공급하는 블로워(200)와;

   상기 공기유로의 상류측에 설치되어 상기 블로워(200)에 의해 흡입된 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 증발기(300)와;

   상기 증발기(300)의 하류측에서 공기의 이동경로를 각각 형성하는 공조유로(A) 및 제습유로(B)와;

   상기 공조유로(A)의 일부와 상기 제습유로(B) 전체를 관통하게 설치되어 공기를 가열하는 히터코어(400)와;

   상기 공조유로(A) 상에서 상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에 설치되며, 회동각도에 따라 상기 증발기(300)를 통과한 공기를 선택적으로 상기 히터코어(400)로 안내하는 템프도어(500);

   상기 증발기(300)와 상기 히터코어(400) 사이에서 상기 제습유로(B)를 선택적으로 개방하는 제습도어(900');

   상기 히터코어(400)의 하류측에 상기 공조유로(A)와 상기 제습유로(B)를 관통하여 회전 가능하게 설치되는 제습로터(600);

   상기 공조유로(A)를 차량 내부와 연통시키는 내부 벤트(700); 및

   상기 제습유로(B)를 차량 외부와 연통시키는 외부 벤트(800)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 공조시스템은,

   상기 공조시스템의 각 구성요소를 제어하여 냉난방 기능 및 제습 기능을 수행하는 제어부를 더 포함하여 구성되고:

   상기 제어부는,

   제습 기능이 선택되면 상기 블로워(200)가 구동되도록 하고, 상기 제습도어(900')를 회전시켜 상기 제습유로(B)를 개방하며, 상기 제습로터(600)를 회전시키고;

   제습 기능 선택이 해제되면 상기 제습도어(900')를 회전시켜 상기 제습유로(B)를 폐쇄하고, 상기 제습로터(600) 및 상기 블로워(200)의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.

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