KR101566319B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

온도조절도어와 모드도어의 기능을 동시에 수행 가능한 복합도어가 설치된 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에는 디프로스트 벤트 및 페이스 벤트를 갖는 공기토출구가 형성된 공조케이스와, 공기유입구에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍기와, 공조케이스의 내부에 순차로 설치되는 냉각수단 및 가열수단을 포함하는 것으로서, 냉각수단과 가열수단의 사이에 설치되어 가열수단을 바이패스하는 냉풍유로와 가열수단을 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 온도조절도어와, 공기토출구의 개도를 조절하는 모드도어를 구비하는 복합도어를 구비하고, 온도조절도어와 모드도어는 동축에서 회전된다. 따라서, 3개의 도어를 1개의 도어로 감소 가능하여 부품수를 줄이고, 공조케이스의 패키지를 축소 가능하며, 디자인의 소형화로 원가를 절감 가능하다. 아울러, 패키지의 축소를 통해, 차량 적재 시 차지 공간을 줄일 수 있으며, 공기의 유로를 단축시켜 토출 풍량을 증대할 수 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재되어 실내의 온도, 습도, 기류 및 청정도 등의 조건을 사용 목적에 적합한 상태로 유지하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.

차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.

이러한 공조장치는, 송풍기 유니트, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트의 독립적인 구조에 따라, 3개의 유니트들이 독립적으로 구비되는 쓰리 피스 타입과, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트가 공조케이스에 내장되고 송풍기 유니트가 별도의 유니트로 구비되는 세미 센터 타입과, 그리고 3개의 유니트가 모두 공조케이스에 내장되는 센터마운팅 타입으로 구별된다.

도 1은 종래의 세미 센터 타입의 차량용 공조장치를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기(미도시)와, 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 온도조절도어(15)를 포함하여 이루어진다.

공조케이스(10)의 입구측에는 공기유입구(11)가 형성되고, 출구측에는 각각 모드도어(16,17,18)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c,12d)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 기능을 수행한다. 그리고, 증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)의 내부에 순차로 설치된다. 또한, 온도조절도어(15)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되는 것으로, 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(3)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절한다.

이 경우, 하나의 모드도어(16)는 디프로스트 벤트(12a)의 개도를 조절하는 디프로스트 도어이고, 다른 모드도어(17)는 페이스 벤트(12b)의 개도를 조절하는 페이스 도어이며, 또 다른 모드도어(18)는 플로어벤트(12c,12d)의 개도를 조절하는 플로어 도어이다. 또한, 플로어 벤트(12c,12d)는 앞좌석용 플로어 벤트(12c)와 뒷좌석용 플로어 벤트(12d)로 분리되어 있다. 아울러, 온도조절도어(15) 및 모드도어(16,17,18)는 공조케이스(10)의 외측에 설치된 엑츄에이터(미도시)에 연결되어 회전 작동하게 되면서 냉,온풍유로(P1)(P2)의 개도를 조절하거나 각 벤트(12a~12d)로 향하는 유로의 개도를 조절한다.

이와 같이 구성된 차량용 공조장치(1)는 최대냉방 모드인 경우, 온도조절도어(15)가 냉풍유로(P1)를 개방함과 아울러 온풍유로(P2)를 폐쇄한다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 거치면서 증발기(2)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 냉풍유로(P1)를 통해 믹싱챔버(Mixing Chamber, MC) 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통해 차량 실내로 선태적으로 토출됨으로써 차량 실내의 냉방이 수행된다.

또한, 최대난방 모드인 경우, 온도조절도어(15)는 냉풍유로(P1)를 폐쇄함과 아울러 온풍유로(P2)를 개방하게 된다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 통과한 후 온풍유로(P2)를 통하여 히터코어(3)를 거치면서 히터코어(3)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 믹싱챔버(MC) 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통하여 차량 실내로 선택적으로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.

한편, 차량용 공조장치(1)는 모드도어(16,17,18)의 작동각에 의해 별도의 공조 모드를 구현할 수 있다.

즉, 공조 모드는 냉기/온기 또는 냉온기가 믹싱된 믹싱공기를 페이스 벤트(12b)로만 토출시키는 벤트 모드와, 냉기/온기 또는 냉온기가 믹싱된 믹싱공기 중의 일부는 페이스 벤트(12b)로 토출시키고 나머지는 플로어 벤트(12c,12d)로 토출시키는 바이레벨(B/L)모드와, 냉기/온기 또는 냉온기가 믹싱된 믹싱공기를 플로어 벤트(12c,12d)로만 토출시키는 플로어 모드와, 냉기/온기 또는 냉온기가 믹싱된 믹싱공기 중의 일부는 디프로스트 벤트(12a)로 토출시키고 나머지는 플로어 벤트(12c,12d)로 토출시키는 믹싱 모드와, 냉기/온기 또는 냉온기가 믹싱된 믹싱공기를 디프로스트 벤트(12a)로만 토출시키는 디프 모드로 이루어진다.

이와 같은 모드도어(16,17,18)들은 운전자 또는 탑승자가 인스트루먼트 패널의 공조장치 제어용 조작스위치(미도시)를 조작함에 따라, 그 조작스위치에 연동하여 작동되면서 전술한 공조 모드 중 어느 한 모드를 구현하게 된다.

즉, 종래의 차량용 공조장치(1)는 1개의 온도조절도어(15)와 3개의 모드도어(16,17,18)를 구비하며, 온도조절도어(15) 및 모드도어(16,17,18)가 공조케이스(10) 내부에서 적정 각도로 회전할 수 있도록 공조케이스(10) 상에서 도어의 회전반경을 고려하여 설계가 이루어진다.

하지만, 종래의 차량용 공조장치(1)는 도어의 회전 반경을 고려하여 공조케이스를 설계하여야 함에 따라, 공조케이스의 크기를 축소하는데 한계가 있어 컴펙트한 설계의 제약이 되며 각 도어들을 제작 및 조립하는데 있어 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 온도조절도어와 모드도어의 기능을 동시에 수행 가능한 복합도어가 설치된 차량용 공조장치를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에는 디프로스트 벤트 및 페이스 벤트를 갖는 공기토출구가 형성된 공조케이스와, 공기유입구에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍기와, 공조케이스의 내부에 순차로 설치되는 냉각수단 및 가열수단을 포함하는 것으로서, 냉각수단과 가열수단의 사이에 설치되어 가열수단을 바이패스하는 냉풍유로와 가열수단을 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 온도조절도어와, 공기토출구의 개도를 조절하는 모드도어를 구비하는 복합도어를 구비하고, 온도조절도어와 모드도어는 동축에서 회전된다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 3개의 도어를 1개의 도어로 감소 가능하여 부품수를 줄이고, 공조케이스의 패키지를 축소 가능하며, 디자인의 소형화로 원가를 절감 가능하다. 아울러, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 패키지의 축소를 통해, 차량 적재 시 차지 공간을 줄일 수 있으며, 공기의 유로를 단축시켜 토출 풍량을 증대할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합도어의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합도어의 분리 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 벤트 모드를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 바이레벨 모드를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 플로어 모드를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 믹싱 모드를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 디프로스트 모드를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 공조케이스(110)와, 송풍기(미도시)와, 냉각수단 및 가열수단과, 복합도어(200) 및 플로어도어(208)를 포함한다.

공조케이스(110)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고, 출구측에는 디프로스트 벤트(112a), 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)를 갖는 공기토출구가 형성된다. 송풍기는 공기유입구(111)에 연결되어 내기 또는 외기를 공조케이스(110)의 내부로 송풍하는 기능을 수행한다. 아울러, 냉각수단 및 가열수단은 공조케이스(110)의 내부에 순차로 설치된다. 이 경우, 냉각수단은 증발기(102)로 구성되며, 가열수단은 히터코어(103)로 구성된다.

복합도어(200)는 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)로 구성된다.

온도조절도어(220)는 증발기(102)와 히터코어(103)의 사이에 설치되어, 히터코어(103)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(103)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절하는 기능을 수행한다. 또한, 모드도어(210)는 공기토출구의 개도를 조절한다. 더욱 상세하게는, 모드도어(210)는 공기토출구 중 디프로스트 벤트(112a) 및 페이스 벤트(112b)의 개도를 조절한다.

아울러, 플로어도어(208)는 공조케이스(110)의 내부에 배치되어, 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)의 개도를 조절한다. 상기 플로어도어(208)는 돔형상으로 이루어지며, 복합도어(200)와 더불어 다양한 공조모드를 수행하도록 작용한다. 이와 같이, 복합도어(200)와 더불어 플로어도어(208)를 보조로 구비함에 따라, 벤트 모드, 바이레벨 모드, 플로어 모드, 믹싱 모드 및 디프로스트 모드와 같은 다양한 공조 모드를 구현할 수 있다.

이 경우, 상기 복합도어(200)는 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)로 구성되며, 상기 온도조절도어(220)와 모드도어(210)는 동축에서 회전된다. 상기 온도조절도어(220)는 냉풍유로(P1)와 온풍유로(P2)의 개도를 조절함에 따라 토출 온도를 조절하며, 상기 모드도어(210)는 디프로스트 벤트(112a) 및 페이스 벤트(112b)의 개도를 조절함에 따라 토출 공기의 방향 및 풍량을 제어한다.

이러한 구성을 통해, 동축 상에서 회전되는 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)를 갖는 복합도어(200)를 통해, 3개의 도어를 1개의 도어로 감소 가능하여 부품수를 줄이고, 공조케이스(110)의 패키지를 축소 가능하며, 디자인의 소형화로 약 30% 이상의 원가를 절감 가능하다. 아울러, 이러한 패키지의 축소는 차량 적재 시 차지 공간을 줄여 큰 이점을 제공한다. 또한, 공조케이스(110)의 패키지 축소는 공기의 유로를 단축시켜 토출 풍량을 증대할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 플로어 벤트(112c)의 회전 반경은 모드도어(210)의 회전 반경 내에 위치한다. 따라서, 다양한 공조 모드는 복합도어(200) 및 플로어도어(208)의 구성에 의해 모두 구현 가능하며, 플로어도어(208)의 회전 반경에 의해 공조케이스(110) 내에서 추가적인 공간을 요구하지 않아 패키지의 축소를 더욱 소형화 가능하다.

상기 복합도어(200)의 구조를 더욱 상세히 설명하면, 온도조절도어(220)는 평판 형태로 이루어지고, 모드도어(210)는 돔 형태로 이루어진다. 아울러, 상기 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)는 동축 상에서 서로 독립적으로 회전된다. 결국, 판형인 온도조절도어(220)와 돔형인 모드도어(210)는 회전 시 서로 간섭없이 독립적인 회전이 가능하도록 공간을 확보할 수 있으며, 공조케이스(110)의 내부에서 최소한의 공간으로 온도조절 기능 및 공기토출구 개폐 기능을 수행할 수 있게 한다.

즉, 모드도어(210)는 결합축(212)이 일 측에 형성되며, 상기 결합축(212)은 모드도어(210)의 회전축의 길이 방향으로 돌출되게 형성된다. 이 경우, 결합축(212)에는 제1 아암(231)이 결합되고, 제1 아암(231)은 제1 액츄에이터(미도시)에 연결되어 구동된다.

아울러, 온도조절도어(220)의 회전축 일 측(222)은 모드도어(210)의 일 측 삽입공(214)에 회전 가능하게 지지되며, 타 측(223)은 모드도어(210)의 타 측 삽입공(213)을 관통하여 제2 아암(232)에 결합된다. 제2 아암(232)은 제1 액츄에이터에 대향되게 배치된 제2 액츄에이터(미도시)에 연결되어 구동된다.

이러한 구성을 통해, 간단한 구조로 돔형 도어와 판형 도어가 독립적인 회전이 가능하며, 공조케이스(110)의 양측에 배치된 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터에 의해 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)가 독립적으로 회전되어 다양한 공조 모드를 수행할 수 있다.

이 경우, 온도조절도어(220)의 일 측에는 풍향가이드용 배플(224) 및 온풍확보용 배플(225)이 형성될 수 있다.

풍향가이드용 배플(224)은 온도조절도어(220)의 일 측으로 돌출되게 형성되는 것으로서, 공조케이스(110)의 내부 유로 상에서 좌측 또는 우측 방향으로 경사지게 형성되어 공조케이스(110)의 내부를 유동하는 공기를 좌측 또는 우측으로 안내한다. 따라서, 복합도어(200)의 구성을 통해 축소화된 공조케이스(110)의 단축 유로에서도 용이하게 좌우 풍량 배분을 수행할 수 있다.

온풍확보용 배플(225)은 온도조절도어(220)의 일 측으로 돌출되게 형성되는 것으로서, 공조케이스(110)의 냉풍유로(P1)를 유동하는 냉기의 저항체가 되도록 돌출 형성된다. 이 경우, 온풍확보용 배플(225)에는 공기의 유동 설계에 따라 적절히 보조 배플(226)이 더 형성될 수 있다. 결국, 온풍확보용 배플(225)은 온도조절도어(220)에서 냉기의 유동 방향으로 돌출 형성되어, 냉기의 흐름을 억제하며 상대적으로 온기의 유동을 안내하여 온기의 풍량을 확보하는 기능을 수행하게 된다. 따라서, 따라서, 복합도어(200)의 구성을 통해 축소화된 공조케이스(110)의 단축 유로에서도 용이하게 온기의 풍량을 확보할 수 있다.

이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 작동 예를 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 벤트 모드 시 판형의 온도조절도어(220)는 히터코어(103)를 폐쇄하며, 증발기(102)를 통과한 냉기는 페이스 벤트(112b)를 통해서만 토출된다. 이 경우, 돔형의 모드도어(210)는 디프로스트 벤트(112a)를 폐쇄하는 방향으로 회전되며, 돔형의 플로어도어(208)는 플로어 벤트(112c)를 폐쇄하는 방향으로 회전된다.

도 5를 참조하면, 바이레벨 모드 시 판형의 온도조절도어(220)는 히터코어(103)를 폐쇄하며, 증발기(102)를 통과한 냉기는 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)를 통해서 토출된다. 이 경우, 돔형의 모드도어(210)는 디프로스트 벤트(112a)를 폐쇄하는 방향으로 회전되며, 돔형의 플로어도어(208)는 플로어 벤트(112c)를 일부 개방하는 방향으로 회전된다.

도 6을 참조하면, 플로어 모드 시 판형의 온도조절도어(220)는 히터코어(103)를 개방하며, 증발기(102)를 통과해 히터코어(103)를 통과한 온기는 플로어 벤트(112c)를 통해서만 토출된다. 이 경우, 돔형의 모드도어(210)는 디프로스트 벤트(112a)를 폐쇄하는 방향으로 회전되며, 돔형의 플로어도어(208)는 페이스 벤트(112b)를 폐쇄하는 방향으로 회전된다.

도 7을 참조하면, 믹싱 모드 시 판형의 온도조절도어(220)는 히터코어(103)를 개방하며, 증발기(102)를 통과해 히터코어(103)를 통과한 온기는 디프로스트 벤트(112a) 및 플로어 벤트(112c)를 통해서 토출된다. 이 경우, 돔형의 모드도어(210)는 페이스 벤트(112b)를 폐쇄하는 방향으로 회전되며, 돔형의 플로어도어(208)는 플로어 벤트(112c)를 일부 개방하는 방향으로 회전된다.

도 8을 참조하면, 디프로스트 모드 시 판형의 온도조절도어(220)는 히터코어(103)를 개방하며, 증발기(102)를 통과해 히터코어(103)를 통과한 온기는 디프로스트 벤트(112a)를 통해서만 토출된다. 이 경우, 돔형의 모드도어(210)는 페이스 벤트(112b)를 폐쇄하는 방향으로 회전되며, 돔형의 플로어도어(208)는 플로어 벤트(112c)를 폐쇄하는 방향으로 회전된다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110 : 공조케이스 111 : 공기유입구
112a : 디프로스트 벤트 112b : 페이스 벤트
112c : 플로어 벤트 102 : 증발기
103 : 히터코어 200 : 복합도어
210 : 모드도어 220 : 온도조절도어
224 : 풍향가이드용 배플 225 : 온풍확보용 배플

Claims (7)

1. 입구측에 공기유입구(111)가 형성되고 출구측에는 디프로스트 벤트(112a) 및 페이스 벤트(112b)를 갖는 공기토출구가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공기유입구(111)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍기와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 순차로 설치되는 냉각수단 및 가열수단을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 냉각수단과 가열수단의 사이에 설치되어 상기 가열수단을 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 상기 가열수단을 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절하는 온도조절도어(220)와, 상기 공기토출구의 개도를 조절하는 모드도어(210)를 구비하는 복합도어(200)를 구비하고; 상기 온도조절도어(220)와 모드도어(210)는 동축에서 회전되며,
   상기 공조케이스(110)의 공기토출구는 플로어 벤트(112c)를 더 구비하고, 상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)의 개도를 조절하는 플로어도어(208)가 더 구비되며,
   플로어도어(208)의 회전축은 복합도어(200)의 회전축에 대해 이격된 위치에 형성되되, 플로어도어(208)의 회전 반경이 복합도어(200)의 회전반경 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 온도조절도어(220)는 평판 형태로 이루어지고 상기 모드도어(210)는 돔 형태로 이루어지며, 상기 온도조절도어(220) 및 모드도어(210)는 동축 상에서 서로 독립적으로 회전되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 공조케이스(110)의 공기토출구는 플로어 벤트(112c)를 더 구비하고, 상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)의 개도를 조절하는 플로어도어(208)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 플로어 벤트(112c)의 회전 반경은 상기 모드도어(210)의 회전 반경 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 모드도어(210)는 회전축의 길이 방향으로 돌출된 결합축(212)이 일 측에 형성되어 상기 결합축(212)이 제1 액츄에이터에 연결되고, 상기 온도조절도어(220)의 회전축 일 측(222)은 상기 모드도어(210)에 회전 가능하게 지지되며 타 측(223)은 상기 모드도어(210)를 관통하여 상기 제1 액츄에이터에 대향되게 배치된 제2 액츄에이터에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 온도조절도어(220)의 일 측에는 상기 공조케이스(110)의 내부를 유동하는 공기를 좌측 또는 우측으로 안내하는 풍향가이드용 배플(224)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 온도조절도어(220)의 일 측에는 상기 공조케이스(110)의 냉풍유로(P1)를 유동하는 냉기의 저항체가 되도록 돌출 형성된 온풍확보용 배플(225)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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