KR101703660B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 유량제어밸브를 구비한 히터코어 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 공조장치에서, 상기 히터코어의 후방측에 냉각수 저장탱크를 연결파이프로 연통되게 설치하고, 순환펌프를 통해 저장탱크 하부측 냉각수를 히터코어측으로 순환시키도록 함으로써, 상기 순환펌프의 가동시, 상기 저장탱크 또는 히터코어의 상부에 존재할 수 있는 공기가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하고 이로인해 기포에 의한 유동 소음을 방지할 수 있고, 상대적으로 온도가 낮은 저장탱크 하부의 냉각수를 히터코어로 순환시키므로 축냉효과를 향상할 수 있으며, 아울러 상기 히터코어 내부의 냉각수 용량 외에도 상기 저장탱크 내부의 냉각수 용량을 모두 축냉재(또는 축열재)로 사용하므로 축냉(또는 축열) 용량 및 성능을 대폭 증가시킬 수 있고, 이로인해 엔진 정지시 축냉(또는 축열)에 의한 효과(차실내 급격한 온도변화 방지)를 더욱 장시간 지속할 수 있고 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 유량제어밸브를 구비한 히터코어 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 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.
최근에는 환경을 보호하고 차량 엔진의 연비 향상을 위하여, 교통 신호 대기 등과 같은 정차시에 엔진(또는 구동모터)을 자동적으로 정지시키는 차량(하이브리드 차량이나 전기자동차)이 실용화되고 있다.
그러나, 공조장치에서 냉동사이클을 구성하는 압축기(미도시)는 대체로 차량 엔진(또는 구동모터)에 의하여 구동되는데, 전술한 하이브리드 차량이나 전기자동차에서는 엔진이 정지될 때마다 압축기도 정지되어 에어컨이 오프 되며, 이 경우 여름철에 냉방용 증발기의 온도가 상승하여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도도 급격히 상승하여 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제가 있었다.
상기한 문제를 해결하기 위한 축냉 공조장치가 개발되고 있으며, 도 1를 참조하여 설명하면, 상기 축냉 공조장치(1)는, 입구측에 송풍장치(20)가 설치되고, 출구측에는 각각 모드도어(16)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c)가 형성된 공조케이스(10)와, 상기 공조케이스(10)에 내장되는 증발기(2) 및 히터코어(3)와; 상기 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치됨과 아울러 냉풍과 온풍의 혼합양을 조절하여 온도를 조절하는 온도조절도어(15)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 증발기(2) 하부의 공조케이스(10) 바닥에는 증발기(2)에서 발생하는 응축수를 외부로 배수할 수 있도록 드레인부(30)가 형성된다.
그리고, 상기 히터코어(3)에 연결된 입,출구파이프(4)에는 히터코어(3)로 공급되는 냉각수 유량을 제어하는 유량제어밸브(5)가 설치되어, 난방모드시에는 엔진으로부터 공급되는 뜨거운 냉각수를 히터코어(3)로 순환시키고, 냉방모드시에는 냉각수의 공급을 차단하게 된다.
아울러, 냉방모드시에는 상기 히터코어(3) 내부에 정체된 냉각수는 축냉재로 사용되는데, 즉, 냉방모드는 축냉모드로서 증발기(2)를 거친 차가운 냉기 중 일부는 차실내로 바로 토출되고 일부는 히터코어(3)를 통과하도록 하여 히터코어(3)내의 냉각수와 열교환하면서 냉각수를 차갑게 냉각(축냉)시키게 된다.
그리고, 엔진 정지시는 방냉모드로서, 작동정지된 증발기(2)를 거친 공기가 상기 히터코어(3)를 통과하도록 하여 히터코어(3)내의 차가운 냉각수와 열교환시키므로 엔진 정지로인해 증발기(2)가 정지하더라도 차실내로 차가운 공기를 공급할 수 있게 되고, 이로인해 일정시간 동안은 차실내 급격한 온도변화를 방지하게 된다.
그러나, 상기 종래기술은, 상기 히터코어(3) 내부의 한정된 냉각수 용량을 축냉재로 사용해야하므로 축냉 용량 및 성능을 증가시키는데에는 한계가 있었고, 이로인해 장시간 엔진 정지시 축냉에 의한 효과(차실내 급격한 온도변화 방지)를 지속할 수 없어서, 차실내의 급격한 온도변화가 발생하여 탑승자에 불쾌감을 주는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유량제어밸브를 구비한 히터코어 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 공조장치에서, 상기 히터코어의 후방측에 냉각수 저장탱크를 연결파이프로 연통되게 설치하고, 순환펌프를 통해 저장탱크 하부측 냉각수를 히터코어측으로 순환시키도록 함으로써, 상기 순환펌프의 가동시, 상기 저장탱크 또는 히터코어의 상부에 존재할 수 있는 공기가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하고 이로인해 기포에 의한 유동 소음을 방지할 수 있고, 상대적으로 온도가 낮은 저장탱크 하부의 냉각수를 히터코어로 순환시키므로 축냉효과를 향상할 수 있으며, 아울러 상기 히터코어 내부의 냉각수 용량 외에도 상기 저장탱크 내부의 냉각수 용량을 모두 축냉재(또는 축열재)로 사용하므로 축냉(또는 축열) 용량 및 성능을 대폭 증가시킬 수 있고, 이로인해 엔진 정지시 축냉(또는 축열)에 의한 효과(차실내 급격한 온도변화 방지)를 더욱 장시간 지속할 수 있고 탑승자의 불쾌감을 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공조케이스와, 상기 공조케이스의 내부에 공기유동방향으로 순차적으로 설치되는 증발기 및 히터코어와, 상기 히터코어에 연결된 입,출구파이프측에 설치되어 히터코어로 공급되는 냉각수 유량을 제어하는 유량제어밸브와, 상기 증발기와 히터코어 사이의 공조케이스 하부에 형성되어 증발기에서 발생하는 응축수를 외부로 배수하는 메인 드레인부를 포함하며, 상기 히터코어 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 공조케이스에 설치됨과 아울러 상기 히터코어와 연결파이프를 통해 연통하며 내부에 냉각수가 채워지는 저장탱크와, 상기 저장탱크내의 냉각수를 상기 히터코어로 순환시키는 순환펌프를 포함하며, 상기 연결파이프 및 순환펌프는, 상기 저장탱크 하부측을 통해 저장탱크 내부의 냉각수를 상기 히터코어측으로 공급하도록 배치되어, 상기 순환펌프의 가동시, 상기 저장탱크 또는 히터코어의 상부에 존재할 수 있는 공기가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하여 기포에 의한 유동 소음을 방지하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 유량제어밸브를 구비한 히터코어 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 공조장치에서, 상기 히터코어의 후방측에 냉각수 저장탱크를 연결파이프로 연통되게 설치하고, 순환펌프를 통해 저장탱크 하부측 냉각수를 히터코어측으로 순환시키도록 함으로써, 상기 순환펌프의 가동시, 상기 저장탱크 또는 히터코어의 상부에 존재할 수 있는 공기(기포)가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하고 이로인해 기포에 의한 유동 소음을 방지할 수 있다.
또한, 상기 순환펌프를 상기 저장탱크 하부측 연결파이프상에 설치함으로써, 순환펌프내로 기포가 유입되는 것을 원천적으로 방지하여 소음을 방지할 수 있다.
그리고, 상대적으로 온도가 낮은 저장탱크 하부의 냉각수를 히터코어로 순환시킴으로써, 축냉효과를 더욱 향상할 수 있다.
또한, 상기 히터코어 내부의 냉각수 용량 외에도 상기 저장탱크 내부의 냉각수 용량을 모두 축냉재(또는 축열재)로 사용하게 됨으로써, 축냉(또는 축열) 용량 및 성능을 대폭 증가시킬 수 있고, 이로인해 엔진 정지시 축냉(또는 축열)에 의한 효과(차실내 급격한 온도변화 방지)를 더욱 장시간 지속할 수 있고 탑승자의 불쾌감도 방지된다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 유량제어 히터코어의 후방측에 저장탱크가 연결파이프를 통해 연결된 상태를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 유량제어 히터코어의 후방측에 저장탱크가 연결파이프를 통해 연결된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 냉방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드를 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 난방모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이다.
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 공기유동방향으로 상호 일정간격을 두고 순차적으로 설치되는 증발기(101) 및 히터코어(102)를 포함하여 구성된다.
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 있으며, 상기 히터코어(102)의 후방측 통로(P)와 상기 플로어 벤트(112c)(112d)의 사이에는 격벽(114)이 형성되어 서로 구획되어 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(102)의 일측에는 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 제어하는 유량제어밸브(120)가 구비되는데, 상기 유량제어밸브(120)는 공조케이스(110)의 외부로 인출된 히터코어(102)의 입,출구파이프(104b,104a)와 엔진의 냉각수라인(107)의 연결부위에 설치된다.
이러한 상기 유량제어밸브(120)는 히터코어(102)의 입,출구파이프(104b,104a)와 엔진의 냉각수라인(107)을 연통되게 연결하는 연결하우징(121)과, 상기 연결하우징(121)의 내부에 설치되어 유량 및 냉각수의 유동을 제어하는 밸브(122)로 이루어진다.
따라서, 난방모드시에는 유량제어밸브(120)를 통해 입,출구파이프(104b,104a)를 개방함으로써 엔진으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수가 입구파이프(104b)를 통해 히터코어(102)로 유입되고, 히터코어(102)로 유입된 뜨거운 냉각수는 히터코어(102)를 통과하는 공기를 가열한 후 출구파이프(104a)를 통해 다시 엔진으로 복귀하게 된다.
이때, 상기 유량제어밸브(120)는 입구파이프(104b)를 통해 히터코어(102)로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하여 온도를 조절할 수 있다.
냉방모드시에는 유량제어밸브(120)를 통해 입,출구파이프(104b,104a)를 폐쇄함으로써, 엔진으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수는 히터코어(102)로 유입되지 못하고 바이패스 하여 다시 엔진으로 복귀하게 된다. 이때, 상기 히터코어(102)의 내부에 채워져 있는 냉각수는 흐르지 못하고 정체되어 축냉재로 이용된다.
이처럼, 상기 유량제어밸브(120)를 통해 난방모드시에는 히터코어(102)로 뜨거운 냉각수를 공급하여 난방역할을 수행하고, 냉방모드시에는 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 차단함과 아울러 히터코어(102) 내부의 냉각수를 축냉재로 이용할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 히터코어(102)의 구조를 간략히 설명하면, 상호 일정간격 이격되는 상,하부 헤더탱크(103a)(103b)와, 상기 상,하부 헤더탱크(103a)(103b) 사이에서 상,하부 헤더탱크(103a)(103b)를 연통시키도록 설치되는 복수개의 튜브(105)와, 상기 복수개의 튜브(105) 사이에 설치되는 방열핀(106)으로 구성된다.
아울러, 상기 히터코어(102)의 상,하부 헤더탱크(103a)(103b)측에는 상기 입,출구파이프(104b)(104a)가 연결 형성되는데, 상기 입구파이프(104b)는 상기 히터코어(102)의 하단부인 상기 하부 헤더탱크(103b)의 일측에 연통되게 연결되고, 상기 출구파이프(104a)는 상기 히터코어(102)의 상단부인 상기 상부 헤더탱크(103a)의 일측에 연통되게 연결된다.
이때, 상기 입구파이프(104b)는 상기 하부 헤더탱크(103b)의 바닥면측에 최대한 인접하도록 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 증발기(101)와 히터코어(102) 사이의 공조케이스(110) 하부에는 상기 증발기(101)에서 발생하는 응축수를 외부로 배수할 수 있도록 드레인부(170)가 형성되며, 이때 상기 드레인부(170)에는 일정길이의 호스(미도시)가 연결되어 상기 드레인부(170)를 통해 배수되는 응축수를 차량 외부로 원활하게 배수하게 된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)에는, 상기 히터코어(102)와 연결파이프(141)(142)를 통해 연통함과 아울러 내부에 냉각수가 채워지는 저장탱크(140)가 설치된다.
또한, 상기 저장탱크(140)내의 냉각수를 히터코어(102)내로 순환시키도록 순환펌프(150)가 설치된다.
그리고, 본 발명은 상기 연결파이프(141,142) 중 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프(142) 및 순환펌프(150)가 상기 저장탱크(140) 하부측을 통해 저장탱크(140) 내부의 냉각수를 상기 히터코어(102)측으로 공급 순환시키도록 배치된다.
따라서, 상기 순환펌프(150)의 가동시, 상기 저장탱크(140) 또는 히터코어(102)의 상부에 존재할 수 있는 공기(기포)가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하고, 이로인해 기포에 의한 유동 소음을 방지할 수 있다.
아울러, 엔진 정지시, 상대적으로 온도가 낮은 저장탱크(140) 하부측 냉각수를 히터코어(102)로 순환시키므로 축냉효과를 더욱 향상할 수 있다.
그리고, 상기 히터코어(102)와 저장탱크(140)를 연결하는 연결파이프(141,142) 중 상기 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프(142)는, 상기 저장탱크(140)의 하부측에 연결되게 설치되는데, 즉, 상기 저장탱크(140)의 하부측과 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 연결하도록 설치된다.
또한, 상기 히터코어(102)와 저장탱크(140)를 연결하는 연결파이프(141,142) 중 상기 히터코어(102)측 냉각수를 저장탱크(140)측으로 공급하는 연결파이프(141)는, 상기 저장탱크(140)의 상부측에 연결되게 설치되는데, 즉, 상기 히터코어(102)의 출구파이프(104a)와 저장탱크(140)의 상부측을 연결하도록 설치된다.
한편, 상기 저장탱크(140)의 하부측에 연결된 연결파이프(142)의 입구(142a)는, 상기 저장탱크(140)의 상부에 존재할 수 있는 공기(기포)가 하부측 연결파이프(142)로 유입되는 것을 방지하도록 상기 저장탱크(140)의 바닥면에 최대한 인접하게 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 순환펌프(150)는, 상기 연결파이프(141,142) 중 상기 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프(142)상에 설치될 수도 있고, 또는 상기 연결파이프(141,142) 중 상기 히터코어(102)측 냉각수를 저장탱크(140)측으로 공급하는 연결파이프(141)상에 설치될 수도 있다.
도면에서는 상기 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프(142)상에 상기 순환펌프(150)를 설치한 경우만 도시하였지만, 상기 순환펌프(150)는 상기 2개의 연결파이프(141,142) 중 어느 하나에 설치되어도 무관하다.
즉, 상기 저장탱크(140)의 하부측 냉각수를 상기 히터코어(102)측으로 공급하여 순환시키게 되면, 도 3과 같이, 상기 저장탱크(140)의 상부측에 정체된 기포가 순환펌프(150)로 유입되지 않게 되므로 순환펌프(150)로 기포가 유입될 때 발생하는 소음을 방지할 수 있다.
물론, 상기 순환펌프(150)를 상기 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142) 상에 설치하게 되면 순환펌프(150)내로 기포가 유입되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
그리고, 상기 히터코어(102)의 입구파이프(104b)와, 상기 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)가 연결되는 부위에는 냉각수의 유동방향을 제어하는 방향제어밸브(160)가 설치된다.
상기 방향제어밸브(160)는 3방밸브(3-WAY VALVE)를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 난방모드시, 상기 방향제어밸브(160)는 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 개방함과 동시에 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)도 일부 개방하게 되고, 이로인해 엔진의 냉각수라인(107)을 통해 공급되는 뜨거운 냉각수는 히터코어(102)로 유입됨과 동시에 일부는 저장탱크(140)로도 유입되어 순환하게 되면서 뜨거운 냉각수를 저장탱크(140)에 저장(축열)하게 된다.
난방모드 상태에서 엔진정지시에는 엔진의 냉각수라인(107)을 통한 냉각수 공급도 정지되게 되는데, 이때에는 상기 방향제어밸브(160)가 저장탱크(10)의 하부측 연결파이프(142)와 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 연통시키게 되고, 상기 순환펌프(150)가 작동하여 저장탱크(140)내에 저장된 뜨거운 냉각수를 히터코어(102)로 순환시키게 된다.
이로인해 난방모드 상태에서 엔진이 정지하더라도 공조케이스(110)에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는(하강하는) 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지하게 되는 것이다.
그리고, 냉방모드는 축냉모드로서, 상기 방향제어밸브(160)가 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)와 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 항상 연통시키게 되는데, 즉, 냉방모드(축냉모드)시 및 냉방모드 상태에서 엔진정지(방냉모드)시 모두 상기 방향제어밸브(160)가 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)와 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 항상 연통시키게 된다.
냉방모드(축냉모드)시에는 히터코어(102)내의 냉각수가 정체된 상태인데, 이때 증발기(101)를 통과한 차가운 공기 중 일부가 히터코어(102)를 통과하면서 히터코어(102)내의 냉각수를 냉각하게 되고, 이와 동시에 상기 순환펌프(150)가 작동하여 히터코어(102)내의 차가운 냉각수를 저장탱크(140)로 순환시키게 되면서 차가운 냉각수를 저장탱크(140)에 저장(축냉)하게 된다.
냉방모드(축냉모드) 상태에서 엔진정지로 인한 방냉모드시에는 에어컨의 작동이 멈추게 되고, 상기 순환펌프(150)에 의해 저장탱크(140)내에 저장된 차가운 냉각수는 히터코어(102)를 계속 순환되게 된다. 이때, 상기 저장탱크(140) 하부의 냉각수가 히터코어(102)의 하부측으로 순환하게 된다.
따라서, 상기 증발기(101)를 통과한 공기 전체가 상기 히터코어(102)를 통과하게 되면서 히터코어(102)내의 차가운 냉각수와 열교환하여 냉각되기 때문에 냉방모드 상태에서 엔진이 정지하더라도 공조케이스(110)에서 토출되는 공기의 온도가 급격히 변하는(상승하는) 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 방지하게 되는 것이다.
아울러, 상기 히터코어(102) 내부의 냉각수 용량 외에도 상기 저장탱크(140) 내부의 냉각수 용량을 모두 축냉재(또는 축열재)로 사용하게 됨으로써, 축냉(또는 축열) 용량을 대폭 증가시킬 수 있고, 이로인해 엔진 정지시 축냉(또는 축열) 효과를 더욱 장시간 지속할 수 있게 된다.
그리고, 상기 저장탱크(140)는, 상기 공조케이스(110)내의 히터코어(102) 후방측에 일정간격 이격되어 설치되며, 도면에서와 같이, 상기 증발기(101)와 히터코어(102) 및 저장탱크(140)는 상호 나란하게 배열된다.
이때, 상기 저장탱크(140)는, 상기 복수개의 공기토출구 중 탑승자의 발쪽으로 송풍하도록 형성된 공기토출구(플로어벤트(112c)(112d))와 상기 공조케이스(110)내의 히터코어(102) 후방측 통로(P)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 공조케이스(110)의 내부에서 상기 플로어벤트(112c)(112d)와 히터코어(102) 후방측 통로(P)의 사이에는 상기 저장탱크(140)가 삽입되어 수용될 수 있도록 수용부(115)가 형성된다.
여기서, 상기 수용부(115)는 상기 공조케이스(110) 내부의 공기통로와 구획되게 형성된다.
본 발명의 공조장치는, 유량제어밸브(120)를 구비한 히터코어(102)로서, 상기 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에서 온도조절을 위해 설치되던 온도조절도어(미도시)를 삭제할 수 있으며, 이로인해 온도조절도어의 삭제를 통해 확보된 공간을 활용하여 상기 공조케이스(110)내에 저장탱크(140)를 설치하기 때문에 공조케이스(110)의 크기가 커지는 것 없이 저장탱크(140)를 설치할 수 있다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 내부에는, 상기 증발기(101)를 통과한 공기 중 일부가 히터코어(102)를 바이패스 하도록 히터코어(102)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(101)에서 차가워진 공기 중 일부는 히터코어(102)를 통과하지만 일부는 바이패스 통로(131)를 통해 히터코어(102)를 바이패스 함으로써, 최대냉방 속효성을 향상할 수 있다.
상기 바이패스 도어(130)는 엔진 가동중의 냉방모드시에만 바이패스 통로(131)를 개방하게 되고, 엔진 가동중의 난방모드시 및 냉,난방모드 상태에서 엔진 정지시에는 상기 바이패스 통로(131)를 폐쇄하게 된다.
한편, 상기 바이패스 도어(130)는 도 2와 같이 돔형 타입으로 구성할 수도 있고, 또는 센터 피봇 타입으로 구성할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 한다.
가. 냉방모드(축냉모드)시(도 4참조),
냉방모드시에는 상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)로 공급되는 냉각수를 완전히 차단하게 되고, 상기 바이패스 도어(130)는 바이패스 통로(131)를 개방한다.
또한, 상기 방향제어밸브(160)는 상기 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)와 상기 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 연통시키게 되고, 상기 순환펌프(150)가 가동하게 된다.
따라서, 송풍장치에 의해 공조케이스(110)의 공기유입구(111)를 통해 유입된 공기는, 상기 증발기(101)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 이 냉기 중 일부는 바이패스 통로(131)를 통해 히터코어(102)를 바이패스 하고, 일부는 히터코어(102)를 통과한 후, 공조모드에 따라 모드도어(113)에 의해 개방된 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.
상기의 과정에서 증발기(101)를 통과하면서 냉각된 냉기가 히터코어(102)를 통과하면서 히터코어(102)내의 냉각수를 냉각시키게 되어, 냉각수가 차가워진 상태가 된다.
이때, 상기 순환펌프(150)에 의해 도 3 및 도 4와 같은 순환경로를 따라 상기 히터코어(102)내의 차가운 냉각수가 상기 저장탱크(140)로 순환하게 되면서, 저장탱크(140)내에 저장된 냉각수도 차가워지게 되어 축냉하게 된다.
상기와 같이 순환펌프(150) 가동시의 순환경로를 보면, 상기 저장탱크(140)의 하부측 냉각수가 히터코어(102)의 하부측으로 유입되고, 상기 히터코어(102)로 유입된 냉각수는 히터코어(102)의 상부측에서 저장탱크(140)의 상부측으로 리턴하기 때문에 상기 저장탱크(140) 또는 히터코어(102)의 상부에 존재할 수 있는 공기(기포)가 저장탱크(140)의 상부측에 정체되어 축냉재(냉각수)와 함께 유동할 수 없게 되므로 기포에 의한 유동소음이 방지된다.
나. 냉방모드 중 엔진 정지(방냉모드)시(도 5참조),
냉방모드 상태로 주행중에 신호 대기시 또는 정차시 차량의 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지되면서 에어컨이 오프되게 되는데, 이때 증발기(101)의 온도가 상승하기 때문에 증발기(101)를 통과한 공기의 온도도 급격히 상승할 수 있지만, 이 경우에는 도 5와 같이, 바이패스 도어(130)를 통해 바이패스 통로(131)가 폐쇄되어 증발기(101)를 통과한 공기 전체가 히터코어(102)를 통과하게 된다.
여기서, 상기 순환펌프(150)는 계속 가동하여 저장탱크(140)내에 저장되어 있던 차가운 냉각수를 히터코어(102)로 순환시키게 된다. 이때, 상대적으로 온도가 낮은 상기 저장탱크(140)의 하부측 냉각수가 히터코어(102)의 하부측으로 순환하게 된다.
따라서, 증발기(101)를 통과하면서 상승한 공기의 온도가 히터코어(102)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 6참조),
난방모드시에는 상기 유량제어밸브(120)가 히터코어(102)의 입,출구파이프(104b)(104a)를 개방하여 엔진으로부터 가열된 뜨거운 냉각수를 히터코어(102)로 공급하게 되고, 상기 바이패스 도어(130)는 바이패스 통로(131)를 폐쇄하게 된다.
또한, 상기 방향제어밸브(160)는 히터코어(102)의 입구파이프(104b)를 개방하여 뜨거운 냉각수가 히터코어(102)로 유입되도록 함과 동시에 상기 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프(142)도 미량 개방하여 뜨거운 냉각수가 저장탱크(140)로도 일부 순환하도록 하게 되면서, 저장탱크(140)내에 저장된 냉각수가 뜨거워지게 되어 축열되게 된다.
한편, 엔진 가동중의 난방모드시에는 상기 순환펌프(150)가 정지된 상태로 있게 된다.
따라서, 송풍장치에 의해 공조케이스(110)의 공기유입구(111)를 통해 유입된 공기는, 상기 증발기(101)를 통과하게 되고, 상기 증발기(101)를 통과한 공기는 히터코어(102)를 통과하는 과정에서 히터코어(102)와 열교환을 통해 가열된 후, 공조모드에 따라 모드도어(113)에 의해 개방된 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.
한편, 상기 엔진으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수는 상기 방향제어밸브(160)를 통해 대부분은 상기 히터코어(102)를 순환하게 되고, 나머지 미량은 상기 저장탱크(140)를 순환한 후 다시 엔진측으로 복귀하게 된다.
라. 난방모드 중 엔진 정지시(도 7참조),
난방모드 상태로 주행중에 신호 대기시 또는 정차시 차량의 엔진이 정지될 경우, 엔진측으로부터 냉각수의 공급도 정지하게 되는데, 이때 히터코어(102)의 온도가 하강하기 때문에 히터코어(102)를 통과한 공기의 온도도 급격히 하강할 수 있지만, 이 경우에는 도 7과 같이, 상기 순환펌프(150)가 가동하게 되어 저장탱크(140)내에 저장되어 있던 뜨거운 냉각수를 히터코어(102)로 순환시키게 된다.
따라서, 난방모드 중 엔진이 정지하더라도, 상기 저장탱크(140)내에 저장된 뜨거운 냉각수가 히터코어(102)로 순환하기 때문에 히터코어(102)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.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 히터코어(102)의 후방측에 냉각수 저장탱크(140)를 연결파이프(142)로 연통되게 설치하고, 순환펌프(150)를 통해 저장탱크(140)의 하부측 냉각수를 히터코어(102)측으로 순환시키도록 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: 증발기
102: 히터코어 104a: 출구파이프
104b: 입구파이프
110: 공조케이스 111: 공기유입구
112a: 디프로스트 벤트 112b: 페이스 벤트
112c,112d: 플로어 벤트 113: 모드도어
114: 격벽 115: 수용부
120: 유량제어밸브 121: 연결하우징
122: 밸브 130: 바이패스 도어
131: 바이패스통로 140: 저장탱크
141,142: 연결파이프
150: 순환펌프 160: 방향제어밸브
170: 드레인부

Claims (10)

  1. 공기유입구(111) 및 복수개의 공기토출구를 구비한 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 공기유동방향으로 순차적으로 설치되는 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 상기 히터코어(102)에 연결된 입,출구파이프(104b)(104a)측에 설치되어 히터코어(102)로 공급되는 냉각수 유량을 제어하는 유량제어밸브(120)를 포함하며, 상기 히터코어(102) 내부의 냉각수를 축냉재로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스(110)에 설치됨과 아울러 상기 히터코어(102)와 연결파이프(141,142)를 통해 연통하며 내부에 냉각수가 채워지는 저장탱크(140)와,
    상기 저장탱크(140)내의 냉각수를 상기 히터코어(102)로 순환시키는 순환펌프(150)를 포함하며,
    상기 연결파이프(141,142) 중 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프(142) 및 순환펌프(150)는, 상기 저장탱크(140) 하부측을 통해 저장탱크(140) 내부의 냉각수를 상기 히터코어(102)측으로 공급하도록 배치되어,
    상기 순환펌프(150)의 가동시, 상기 저장탱크(140) 또는 히터코어(102)의 상부에 존재할 수 있는 공기가 냉각수와 함께 순환하는 것을 방지하여 기포에 의한 유동 소음을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환펌프(150)는, 상기 연결파이프(141,142) 중 상기 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프상에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환펌프(150)는, 상기 연결파이프(141,142) 중 상기 히터코어(102)측 냉각수를 저장탱크(140)측으로 공급하는 연결파이프상에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결파이프(141,142) 중 상기 저장탱크(140)측 냉각수를 히터코어(102)측으로 공급하는 연결파이프는, 상기 저장탱크(140)의 하부측에 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결파이프(141,142) 중 상기 히터코어(102)측 냉각수를 저장탱크(140)측으로 공급하는 연결파이프는, 상기 저장탱크(140)의 상부측에 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장탱크(140)는, 상기 공조케이스(110)내의 히터코어(102) 후방측에 일정간격 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저장탱크(140)는, 상기 복수개의 공기토출구 중 탑승자의 발쪽으로 송풍하도록 형성된 공기토출구(플로어벤트(112c)(112d))와 상기 공조케이스(110)내의 히터코어(102) 후방측 통로(P)의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수개의 공기토출구 중 탑승자의 발쪽으로 송풍하도록 형성된 공기토출구(플로어벤트(112c)(112d))와 상기 공조케이스(110)내의 히터코어(102) 후방측 통로(P)의 사이에는, 상기 저장탱크(140)가 삽입되어 수용될 수 있도록 수용부(115)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터코어(102)의 입구파이프(104b)와 상기 저장탱크(140)의 하부측 연결파이프가 연결되는 부위에는 냉각수의 유동방향을 제어하는 방향제어밸브(160)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 내부에는, 상기 증발기(101)를 통과한 공기 중 일부가 히터코어(102)를 바이패스 하도록 히터코어(102)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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