KR101746232B1 - 차량용 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유입구가 형성되어 공기가 유입되고, 유입구를 통하여 유입된 공기가 차량의 각 소요처로 토출되는 공조케이스, 공조케이스와 결합하고, 공기를 유입구를 통하여 공조케이스 내부로 유입되게 하는 블로어유닛, 공조케이스 내부에 구비되고, 유입구로부터 유입된 공기를 냉각하는 증발기, 공조케이스 내부에서 증발기의 후방에 구비되어 공기를 가열하는 전기히터를 포함하는 히터유닛 및 전기히터를 제어하며 공조케이스 외부에 노출되도록 설치되는 히터제어기를 포함하고, 블로어유닛에 의하여 유인되는 공기 일부가 히터제어기의 내부를 흐르게 하여 히터제어기를 냉각하는 차량용 공기조화장치를 제공한다.
따라서, 히터제어기의 냉각성능을 향상시켜 안전문제발생을 방지하고, 성능을 향상시킬 수 있으며, 히터제어기의 고온의 열을 차량의 실내 난방시 재상용함으로써 에너지효율 및 난방 성능을 증대시킬 수 있다.

Description

차량용 공기조화장치 {Air conditioner for vehicle}

본 발명은 차량용 공기조화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히터제어기의 냉각효과를 향상시킬 수 있는 차량용 공기조화장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공기조화장치는, 외부에서 도입된 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량의 실내로 송풍하여 차량의 실내를 난방 또는 냉방하는 것으로서, 여기에는 외기 또는 내기를 도입하는 송풍기와, 흡입된 공기를 냉매의 증발에 의하여 냉각시키거나 가열하는 증발기 및 히터유닛 등을 구비하고 있다. 이때, 상기 히터유닛은, 보조히터로 또는 전기자동차의 주요 히터로서 적용되는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용하는 PTC히터와 같은 전기히터가 있으며, 이러한 전기히터는 별도의 히터제어기를 통하여 그 온도를 제어한다.

한편, 상기한 전기히터는 실내 고온을 유지하기 위해서는 이에 따라 상기 히터제어기 역시 고전압이 통하면서 열에 의한 고온(약 105℃ 정도)문제가 발생하는 데, 종래의 히터제어기는 이러한 열을 저감하기 위하여 자연대류에 의하여 냉각효과를 얻을 수 있는 방열핀을 외부에 노출되게 구비하였다.

그런데, 종래의 차량용 공기조화장치는, 상기 히터제어기를 상기 방열핀을 이용한 자연대류 방식으로만 냉각하였기 때문에, 히터제어기의 냉각이 원활하지 못하여, 안전문제가 발생할 위험이 있는 것은 물론, 성능저하를 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 히터제어기의 냉각성능을 향상시켜 안전문제발생을 방지하고 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공기조화장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 유입구가 형성되어 공기가 유입되고, 상기 유입구를 통하여 유입된 상기 공기가 차량의 각 소요처로 토출되는 공조케이스와, 상기 공조케이스와 결합하고, 상기 공기를 상기 유입구를 통하여 상기 공조케이스 내부로 유입되게 하는 블로어유닛과, 상기 공조케이스 내부에 구비되고, 상기 유입구로부터 유입된 상기 공기를 냉각하는 증발기와, 상기 공조케이스 내부에서 상기 증발기의 후방에 구비되어 상기 공기를 가열하는 전기히터를 포함하는 히터유닛과, 상기 전기히터를 제어하며 상기 공조케이스 외부에 노출되도록 설치되는 히터제어기, 및 상기 히터제어기 내부와 상기 블로어유닛이 서로 연통하게 형성되어, 상기 블로어유닛이 작동하면, 상기 히터제어기 내부의 고온 공기가 상기 블로어유닛으로 빨려들어가도록 하여 상기 히터제어기를 냉각하는 냉각유로를 포함하는 차량용 공기조화장치를 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 차량용 공기조화장치는, 히터제어기의 냉각성능을 향상시켜 안전문제발생을 방지하고, 성능을 향상시킬 수 있으며, 히터제어기의 고온의 열을 차량의 실내 난방 시 재사용함으로써 에너지효율 및 난방 성능을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기조화장치를 나타내는 외관사시도이다.
도 2는 도 1의 차량용 공기조화장치의 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 히터제어기와 블로어유닛간의 공기 흐름을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기조화장치(500)는, 공조케이스(100), 블로어유닛(200), 증발기(110), 히터유닛(120), 히터제어기(300)를 포함하며, 상기 블로어유닛(200)에 의하여 유인되는 공기 일부가 상기 히터제어기(300)의 내부를 흐르게 하여 상기 히터제어기(300)를 냉각하도록 한다.

먼저, 상기 공조케이스(100)는, 일측으로 유입구(미도시)가 형성되어 상기 유입구로 공기가 유입되고, 상기 유입구를 통하여 유입된 상기 공기가 차량의 각 소요처로 토출되는 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 각 소요처는, 도시하지 않았지만 차량의 앞좌석 즉 전석에 대하여, 차량의 전면창쪽으로 공기를 토출하는 디프로스트벤트, 차량의 전석 상부로 공기를 토출하는 페이스벤트 및 차량의 전석 바닥쪽으로 공기를 토출하는 전석플로어벤트를 포함하며, 차량의 뒷좌석 즉 차량의 후석에 대하여, 차량의 후석 상부로 공기를 토출하는 후석콘솔벤트와, 차량의 후석 바닥쪽으로 공기를 토출하는 후석플로어벤트를 포함한다. 이 외, 상기 공조케이스(100)의 상세한 설명은 공지의 차량용 공기조화장치의 공조케이스와 유사하므로 생략하기로 한다.

상기 블로어유닛(200)은, 상기 공조케이스(100)의 유입구측에 결합하여, 상기 공기를 상기 공조케이스(100) 내부로 유입되게 상기 공기를 송풍하는 역할을 한다. 상기한 블로어유닛(200)은, 공기가 유입 및 유출하는 입구 및 출구가 형성된 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내부에 구비되고 모터(230)와 연결된 블로어(220)를 포함한다.

한편, 도 2를 참조하면, 상기 공조케이스(100) 내부에는 상기 공조케이스(100)로 유입되는 상기 공기를 냉각 및 가열하는 열교환기를 구비하며, 이러한 열교환기는 증발기(110)와 히터유닛(120)을 포함한다. 여기서, 미설명부호 130은, 냉방유로와 난방유로의 개도를 조절하는 템프도어를 나타낸다.

상기 증발기(110)는, 상기 공조케이스(100) 내부 입구측에 구비되어, 상기 유입구로부터 유입되는 상기 공기를 냉각시키는 역할을 한다.

상기 히터유닛(120)은, 상기 공조케이스(100) 내부에서 상기 증발기(110)의 후방에 이격되게 구비되어, 상기 증발기(110)를 거친 상기 공기를 가열하는 역할을 한다. 여기서, 상기 히터유닛(120)은, 라디에이터와 연통되는 구조의 히터코어 또는, 전기히터를 포함하며, 상기 전기히터는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용하는 PTC히터로 적용될 수 있다.

상기 히터제어기(300)는, 상기 전기히터와 전기적으로 연결되어 상기 전기히터를 제어하며, 상기 공조케이스(100) 외부에 노출되도록 설치된다. 이때, 상기 히터제어기(300)는 상기 공조케이스(100)에 그 위치가 고정되게 설치될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.

상기 히터제어기(300)는, 내부에 전기소자(330)를 수용하는 히터제어기 케이스(310)와, 상기 히터제어기 케이스(310)의 외부에 노출되게 구비되고 서로 이격되게 배치되어, 상기 히터제어기(300)를 냉각하는 복수 개의 방열핀(320)들을 포함한다.

한편, 상기 전기히터는, 일반 차량의 경우 히터코어의 보조열원으로 이용되기도 하지만, 냉각수를 이용한 온수히터 사용이 불가한 전기자동차의 경우에는 주된 난방열원으로 이용되며, 이러한 경우에는 고전압의 PTC를 사용하여 실내난방을 한다. 그런데, 상기 전기히터가 고온의 실내의 난방을 유지하기 위하여 고전압의 PTC를 사용하게 되면, 이에 따라 상기 히터제어기(300)에서도 고열이 발생하게 되는데, 본 실시예에서는 상기한 방열핀(320)들을 통한 냉각과 더불어, 냉각유로(400)를 형성하여 상기 히터제어기(300)의 냉각효과를 향상시키고 있다.

한편, 본 실시예는 상기 블로어유닛(200)에 의하여 유인되는 공기 일부가 상기 히터제어기(300)의 내부를 흐르게 하되, 상기 히터제어기(300) 내부와 상기 블로어유닛(200)이 서로 연통되도록 냉각유로(400)를 형성하여, 상기 블로어유닛(200)이 작동하면 상기 블로어유닛(200)의 내부가 대기압 보다 낮은 상태가 되면서 상기 냉각유로(400)에 의하여 상기 블로어유닛(200)과 연통된 상기 히터제어기(300) 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛(200)으로 빨려 들어가면서 상기 블로어유닛(200)으로 흘러 상기 히터제어기(300)를 냉각한다.

이에 대하여 상세하게 살펴보면, 상기 냉각유로(400)는, 상기 히터제어기 케이스(310) 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛(200)으로 유동하도록 하는 통로역할을 하는 것으로서, 상기 히터제어기(300) 내부와 상기 블로어유닛(200)이 서로 연통되도록 토출덕트(410)로 되어 있다.

도 3을 참조하면, 상기 토출덕트(410)는, 상기 히터제어기 케이스(310)와 상기 블로어유닛(200)의 하우징(210)과 연결되어 상기 히터제어기 케이스(310) 내부와 상기 블로어유닛(200)의 내부를 연통되게 한다. 상기 토출덕트(410)는, 상기 블로어유닛(200)의 하우징(210)과 연결되는 일단부는 상기 블로어유닛(200)의 내부와 연통되게 연결되고, 상기 히터제어기 케이스(310)와 연결되는 타단부는 상기 히터제어기 케이스(310)의 측면 중앙부에 연통되게 연결되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는 상기 토출덕트(410)의 타단부가 상기 히터제어기 케이스(310)의 측면 중앙부에 연통되게 연결되어 있지만, 고온의 공기 특성을 감안하여 측면 상측 또는 상부측에 연통되게 연결할 수 있음은 물론이며, 이 외 상기한 연결위치는 차량의 레이아웃에 따라 변경가능하다.

따라서, 상기 토출덕트(410)에 의하여 상기 히터제어기(300)와 상기 블로어유닛(200)이 서로 연통된 구조로 되어 있기 때문에 본 실시예는, 상기 블로어유닛(200)의 작동 시 상기 히터제어기(300)와 상기 블로어유닛(200) 간의 압력차로 인하여 상기 히터제어기(300) 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛(200)으로 유동하게 되어 상기 히터제어기(300) 내부를 냉각할 수 있다. 이때, 본 실시예는, 상기 토출덕트(410)를 통하여 상기 히터제어기(300) 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛(200)에 의하여 흡입되는 구조이기 때문에, 상기 고온의 공기를 유동시키는 별도의 장비를 구비할 필요가 없어 경제적이며, 그 외 구성의 구조를 크게 변경할 필요 없이 상기 토출덕트(410)만 구비하면 되기 때문에 어떠한 차량에도 적용이 가능하다.

한편, 상기 히터제어기(300)는, 상기 히터제어기 케이스(310)에 외부의 공기가 유입되는 유입구(311)가 형성되어 있으며, 상기 유입구(311)를 통하여 외부로부터 유입된 외부공기는 상기 히터제어기 케이스(310)의 내부와 상기 토출덕트(410)를 거쳐 상기 블로어유닛(200)으로 유동하는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 상기 히터제어기(300)는 외부의 신선한 공기가 유입되고, 내부의 고온의 공기는 토출덕트(410)를 통하여 상기 블로어유닛(200)으로 배출되기 때문에 상기 히터제어기(300) 내부를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

나아가, 본 실시예는, 상기 냉각유로(400)에 밸브(430)를 구비하여, 난방 시에는 상기 히터제어기(300) 내부의 고온의 열을 회수하여 난방에 재사용하고, 냉방 시에는 상기 고온의 열을 외부로 유출하게 하여 공기조화장치의 냉방성능저하를 방지할 수도 있다.

그리고, 본 실시예는, 상기 토출덕트(410)를 통하여 흡입공급된 상기 고온의 공기를 외부로 배출하지 않고, 상기 블로어유닛(200)을 통하여 상기 공조케이스(100) 내부로 유입되게 하여, 상기 고온의 공기가 상기 증발기(110)와 상기 히터유닛(120)을 거쳐 실내로 토출되게 한다. 즉, 본 실시예는, 상기 토출덕트(410)를 통하여 유입된 상기 히터제어기(300)의 고온의 공기를 회수하여 실내 난방을 위하여 재사용함으로써 에너지효율 및 난방효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 히터제어기(300)는, 상기 블로어유닛(200)의 입구쪽, 상세하게는 상기 블로어유닛(200)에 의하여 바람이 발생하는 쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 블로어유닛(200)으로부터 발생하는 바람이 상기 히터제어기(300)의 상기 방열핀(320)들과 접촉되게 하여 상기 히터제어기(300)의 냉각이 용이하도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 히터제어기(300)는, 상기 블로어유닛(200)으로 인하여 발생하는 상기 바람이 상기 방열핀(320)들의 이격된 공간사이로 원활하게 유동하여 상기 히터제어기(300)의 방열이 용이하도록, 상기 방열핀(320)들의 방향이 상기 바람의 방향과 서로 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 공기조화장치(500)는, 상기 방열핀(320)들에 의한 상기 히터제어기(300)의 냉각효과와 더불어 상기 히터제어기(300) 내부의 고온의 공기를 상기 토출덕트(410)를 통하여 상기 블로어유닛(200)으로 유동하게 함으로써 상기 히터제어기(300)의 냉각효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 아울러 본 실시예는, 회수된 상기 히터제어기(300)의 고온의 공기를 상기 공조케이스(100) 내로 유입되게 하여 고열원의 상기 고온의 공기를 재사용함으로써 난방효율 및 에너지효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 차량용 공기조화장치(500)는, 상기 히터제어기(300)의 냉각성능이 우수하기 때문에 상기 히터제어기(300)가 상당한 고온의 열을 발생하는 전기자동차에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 공조케이스 200... 블로어유닛
300... 히터제어기 310... 히터제어기 케이스
320... 방열핀 400... 냉각유로
410... 토출덕트 500... 차량용 공조장치

Claims (5)

1. 유입구가 형성되어 공기가 유입되고, 상기 유입구를 통하여 유입된 상기 공기가 차량의 각 소요처로 토출되는 공조케이스;
   상기 공조케이스와 결합하고, 상기 공기를 상기 유입구를 통하여 상기 공조케이스 내부로 유입되게 하는 블로어유닛;
   상기 공조케이스 내부에 구비되고, 상기 유입구로부터 유입된 상기 공기를 냉각하는 증발기;
   상기 공조케이스 내부에서 상기 증발기의 후방에 구비되어 상기 공기를 가열하는 전기히터를 포함하는 히터유닛;
   상기 전기히터를 제어하며 상기 공조케이스 외부에 노출되도록 설치되는 히터제어기; 및
   상기 히터제어기 내부와 상기 블로어유닛이 서로 연통하게 형성되어, 상기 블로어유닛이 작동하면, 상기 히터제어기 내부의 고온 공기가 상기 블로어유닛으로 빨려들어가도록 하여 상기 히터제어기를 냉각하는 냉각유로를 포함하는 차량용 공기조화장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량용 공기조화장치는,
   상기 히터제어기 내부와 상기 블로어유닛이 서로 연통되도록 냉각유로를 형성하여, 상기 블로어유닛이 작동하면 상기 냉각유로로 상기 히터제어기 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛으로 흐르게 하여 상기 히터제어기를 냉각하는 차량용 공기조화장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 히터제어기는,
   내부에 전기소자를 수용하는 히터제어기 케이스와, 상기 히터제어기 케이스의 외부에 노출되게 구비되고 서로 이격되게 배치된 복수 개의 방열핀들을 포함하고,
   상기 냉각유로는,
   상기 히터제어기 케이스 내부의 고온의 공기가 상기 블로어유닛으로 유동하도록, 상기 히터제어기 케이스 내부와 상기 블로어유닛과 연통되게 연결하는 토출덕트인 차량용 공기조화장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 히터제어기는,
   상기 블로어유닛으로부터 발생하는 바람이 상기 방열핀들과 접촉되게 하여 상기 히터제어기의 냉각이 용이하도록 상기 블로어유닛의 입구쪽에 배치되는 차량용 공기조화장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 차량용 공기조화장치는,
   전기자동차에 적용되는 차량용 공기조화장치.

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