KR101748205B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트펌프시스템이 구비된 차량에서 공조장치의 내부에 장착되는 실내측 응축기 등의 제2난방발열에서 발생하는 응축수를 효과적으로 배출할 수 있도록 하는 개선된 구조를 가지는 차량용 공조장치에 관한 것으로서,
상기 차량용 공조장치(100)는 외부의 공기를 유입받아 공조모드별로 공기 순환 유로를 형성하는 공조케이스(10)와, 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 증발기(6)와, 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 제1난방발열체와, 상기 공조케이스(10)의 냉풍유로와 온풍덕트(111)에 의해 형성되는 온풍유로를 선택적으로 차폐하는 온도조절도어(14)와, 상기 공조케이스(10)의 내부 공기 순환 유로를 공조모드별로 선택적으로 차폐하도록 공기유로별로 형성되는 다수의 모드도어(16)들을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 공조케이스(110)의 저면에 응축수 배출을 위한 드레인부(180)가 형성되고, 상기 증발기(6)의 하류 공기통로와 상기 온풍덕트(111)의 상류 공기통로를 형성하는 상기 공조케이스(110)의 저면이 각각 상기 드레인부(180)가 최저점을 이루도록 상기 드레인부(180) 측으로 경사를 이루는 경사면(114)으로 형성되며, 상기 제1난방발열체는 상기 온풍덕트(111)의 내부에서 수평 또는 일정 경사를 가지는 가로 방향으로 배치되고, 상기 제1난방발열체의 상류측에 수평 또는 일정 경사를 가지도록 가로 방향으로 배치되는 제2난방발열체;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 공조장치{AIRCONDITIONER FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 히트펌프시스템이 구비된 차량에서 공조장치의 내부에 장착되는 실내측 응축기 등의 제2난방발열에서 발생하는 응축수를 효과적으로 배출할 수 있도록 하는 개선된 구조를 가지는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전후방 시야가 확보될 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품이다.
이러한 공조장치는, 통상 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각시켜 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 환기하게 된다.
전기자동차용 공기조화장치의 경우에는 일반적인 자동차에서와 같이 히터가 별도로 사용되지 않기 때문에 그 구성이 상기한 바와 같은 일반적인 자동차의 공기조화장치와는 다르다.
도 1은 상술한 종래기술의 전기자동차에 장착되는 히트펌프 시스템의 유로회로도를 나타내는 도면이고, 도 2는 전기자동차의 공조장치의 개략적인 단면도이다.
도 1과 같이, 상기 히트펌프 시스템은, 구동모터(1)와 재킷(11), 압축기(2), 삼방향밸브(3), 실외측 응축기(4), 리시버 드라이어(5), 제1팽창밸브(61), 증발기(6), 실내측 응축기(8), 제1체크밸브(63), 제2팽창밸브(71), 제2체크밸브(73), 칠러(7), 냉매 순환펌프(13)를 포함하여 구성된다.
상기 구성의 히트펌프 시스템은, 냉방모드 시에는 삼방향밸브(3)의 밸브판이 실내측 응축기(8)쪽 유로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(2)로부터 압축되어 토출되는 고온, 고압의 열교환매체가스는 실외측 응축기(4)를 통과한다. 이 때 실외측 응축기(4)의 전면 또는 후면에 설치되는 냉각팬의 구동에 의하여 실외측 응축기(4)가 방열작용을 함에 따라 실외측 응축기(4)를 경유하는 열교환매체는 응축되고, 이 응축된 열교환매체는 리시버 드라이어(5)를 경유하면서 기액분리된 상태로 제1팽창밸브(61) 및 증발기(6)를 거치면서 증발되어 열교환매체가스 상태로 칠러(7)로 유입된다. 증발기(6)의 증발작용에 의한 열교환에 의하여 실내로 냉기가 송풍됨으로써 실내의 냉방작용이 이루어진다.
한편, 구동모터(1)로부터 열전달된 고온의 냉각매체가 순환펌프(13)에 의한 강제순환에 의하여 칠러(7)를 경유하기 때문에 이 구동모터(1)측 고온의 냉각매체와 증발기(6)에 의하여 1차 증발된 열교환매체와의 열교환에 의하여 구동모터(1)측 고온의 냉각매체가 냉각되어 재킷(11)으로 복귀함과 아울러 1차 증발된 열교환매체는 2차 증발되어 가스상태로 압축기(2)로 복귀하여 구동부가 냉각됨과 아울러 1차 증발된 열교환매체는 칠러(6)에 의하여 2차 증발되어 가스상태로 압축기(2)로 복귀하여 순환된다.
난방모드 시에는 삼방향밸브(3)의 밸브판이 실외측 응축기(4)쪽 유로를 폐쇄함으로써 압축기(2)로부터 압축되어 토출되는 열교환매체는 삼방향밸브(3)를 거쳐 실내측 응축기(8)로 공급되어 열교환에 의하여 응축되고, 이 열교환과정에서 가열된 열기가 실내로 유입되어 실내의 난방이 수행된다. 실내측 응축기(8)를 거치면서 응축되어 액상으로 변한 열교환매체는 제2팽창밸브(71)의 교축작용에 의해 저온, 저압의 습열교환매체로 변하면서 칠러(7)로 유입되며, 이 저온, 저압의 습열교환매체는 구동모터(1)측 냉각라인을 순환하는 고온의 냉각매체와 열교환되어 증발됨으로써 가스상태로 압축기(2)로 복귀하여 순환하는 동시에 구동모터(1)의 냉각도 수행된다.
그리고, 제습 및 믹싱모드시에는 삼방향밸브(3)가 중립위치에 놓임으로써 압축기(2)로부터 압축되어 토출되는 열교환매체는 삼방향밸브(3)를 거쳐 실외측 응축기(4) 및 실내측 응축기(8)로 대략 절반씩 분기되어 공급됨으로써 증발기(6)를 흐르는 열교환매체와 열교환된 냉기와, 실내측 응축기(8)를 흐르는 열교환매체와 열교환된 열기가 증발기(6) 및 실내측 응축기(8)가 내장되는 공기조화케이스(미도시) 내에서 믹싱됨으로써 제습된 공기가 실내로 유입된다. 제습된 상태로 실내로 유입되는 공기에 대한 온도조절은 공기조화 케이스 내부의 온도조절도어(미도시)들의 개도에 따라 적절하게 이루어질 수 있다.
이와 같은 전기자동차의 공조장치는 또한, 도 2와 같이 별도의 전기발열히터(12)를 더 포함한다.
상술한 구조의 종래기술의 공조장치의 경우, 증발기(6)가 냉각장치로 구동하는 경우에는 증발기(6)에서 발생하는 응축수는 드레인부(18)를 통해 외부로 배출된다. 그러나 실내측 응축기(8)가 난방 기능을 수행하지 않는 경우 내부에 충진된 열교환매체에 의해 실내측 응축기(8)의 외부에 응축수가 발생하는 문제점을 가진다.
이렇게 실내측 응축기(8)에서 발생한 응축수는 공조케이스의 구조 상의 이유로 드레인부(18)를 통해 외부로 배출되지 못하고 전기발열히터(12)가 장착된 영역에 고이게 되므로, 금속 부품의 부식, 전기 회선의 단락 등의 문제점을 발생시키는 원인을 작용하게 된다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기자동차의 히터펌프 시스템을 구비한 차량용 공조장치에서 내부 난방을 위한 실내측 응축기(8)에서 발생하는 응축수를 외부로 효과적으로 배출할 수 있도록 하는 개선된 배수 구조를 가지는 차량용 공조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 공조장치는, 외부의 공기를 유입받아 공조모드별로 공기 순환 유로를 형성하는 공조케이스(10)와, 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 증발기(6)와, 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 제1난방발열체와, 상기 공조케이스(10)의 냉풍유로와 온풍덕트(111)에 의해 형성되는 온풍유로를 선택적으로 차폐하는 온도조절도어(14)와, 상기 공조케이스(10)의 내부 공기 순환 유로를 공조모드별로 선택적으로 차폐하도록 공기유로별로 형성되는 다수의 모드도어(16)들을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 공조케이스(110)의 저면에 응축수 배출을 위한 드레인부(180)가 형성되고, 상기 증발기(6)의 하류 공기통로와 상기 온풍덕트(111)의 상류 공기통로를 형성하는 상기 공조케이스(110)의 저면이 각각 상기 드레인부(180)가 최저점을 이루도록 상기 드레인부(180) 측으로 경사를 이루는 경사면(114)으로 형성되며, 상기 제1난방발열체는 상기 온풍덕트(111)의 내부에서 수평 또는 일정 경사를 가지는 가로 방향으로 배치되고, 상기 제1난방발열체의 상류측에 수평 또는 일정 경사를 가지도록 가로 방향으로 배치되는 제2난방발열체;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 온풍덕트(111)는, 상기 온풍덕트의 증발기(6) 측에 대향하는 면 중 상기 제2난방발열체가 장착되는 면이 상기 증발기(6) 측으로 일정길이 돌출되는 돌출부(112)로 형성되어 상기 제2난방발열체와 상기 제1난방발열체가 온풍덕트의 상부로 가면서 계단상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2난방발열체에서 생성된 응축수가 상기 제1난방발열체와 접촉하지 않도록 하기 위해, 상기 제2난방발열체는 상기 제1난방발열체의 하부에 장착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1난방발열체는, PTC 히터 등의 전기발열체로 구성될 수 있다.
상기 제2난방발열체는, 차량에 장착된 히트펌프시스템의 실내측 응축기(130)로 구성될 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명은 히트펌프시스템의 실내에 장착되는 제2난방발열체(실내측 응축기)에 의한 난방과 제1난방발열체(전기발열체)에 의한 난방을 동시에 수행하는 경우 제2난방발열체에서 발생하는 응축수 등의 공조케이스(110) 내부에서 발생하는 응축수를 외부로 효과적으로 배출할 수 있도록 한다.
또한 본 발명은 제2난방발열체에 의해 생성된 응축수 등 제1난방발열체의 인접 위치에 물이 고이는 것을 방지하는 것에 의해 공조케이스(110) 내부의 금속 부품의 부식 또는 전기로 구동하는 제1난방발열체의 고장이나 파손 등을 효율적으로 방지할 수 있도록 한다.
도 1은 상술한 종래기술의 전기자동차에 장착되는 히트펌프 시스템의 유로회로도를 나타내는 도면,
도 2는 전기자동차의 공조장치의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 차량용 공조장치(100)의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 차량용 공조장치(100)의 개략적인 단면도이다.
도 3과 같이 본 발명의 차량용 공조장치(100)는 외기유입구와 내기유입구가 형성된 인테이크덕트(미도시)에 의해 유입된 공기를 순환시키는 블로어(20)와, 블로어(20)의 하류 측에 위치하여 열교환매체의 순환에 의해 유입되는 공기를 냉각시키는 증발기(6)와, 증발기(6)의 하류측에서 온풍통로를 형성하는 온풍덕트(111)의 하부에 계단상을 이루며 순차적으로 장착되는 본 발명의 제2난방발열체로서의 실내측 응축기(130)와 제1난방발열체의 실시예로서의 PTC히터(전기발열체)(120)와, 내부에는 벤트 모드, 바이레벨 모드, 플로어 모드, 믹스 모드, 디프로스트 모드 등의 다양한 공조모드별 공기통로를 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기통로의 말단부의 벤트 또는 공기통로 내부 및 분기통로 상에 설치되어 공조모드별로 공기통로들을 선택적으로 개폐하도록 상기 공조케이스(110)에 설치되는 다수의 모드도어(16)와, 상기 증발기(6)의 하류측에서 냉풍통로 또는 온풍덕트(111)의 하류측을 선택적으로 차폐하여 냉풍과 온풍의 순환을 선택적으로 차폐하는 온도조절도어(14)와를 포함하여 구성된다.
상기 구성의 공조케이스(110)는 도 3과 같이, 하부 저면에는 내부에서 발생한 응축수 등의 물을 배출하기 위한 드레인부(180)가 형성된다. 그리고 상기 드레인부(180)의 인접 영역을 형성하는 공조케이스(110)의 저면은 드레인부(180)가 최저점을 이루도록 경사를 이루는 경사면(114)으로 형성된다.
상기 경사면(114)은 드레인부(180)를 중심으로 하여 증발기(6)가 장착되는 면과, 온풍덕트(111)의 실내측 응축기(130)의 장착위치까지 연장되도록 형성된다. 이에 의해 도 3과 같이 공조케이스(110)의 내부 저면에는 공조케이스(110)의 내부에서 생성된 물이 모두 드레인부(180)로 모이는 응축수 흐름(30)이 형성되어, 공조케이스(110)의 내부에 발생한 응축수 등의 액체가 모두 드레인부(180)를 통해 외부로 배출된다.
상기 차량용 공조장치(100)의 구성에서 상기 PTC히터(120)는 온풍덕트(111)의 하부에서 하류측에 위치하며, 실내측 응축기(130)는 PTC히터(120)의 상류측에 위치하여, PTC히터(120)가 상부에 배치되고, 실내측 응축기(130)가 하부에 위치하게 된다. 이에 의해 실내측 응축기(130)에서 발생한 응축수가 PTC히터(120)와 접촉되지 않게 됨으로써, 절연파괴에 의한 단락, 금속부품의 부식 등이 방지된다.
또한, 상기 온풍덕트(111)는 실내측 응축기(130)가 장착되는 면 중 증발기(6)와 대향하는 측의 면이 증발기(6) 측으로 돌출된 돌출부(112)로 형성되는 것에 의해 PTC히터(120)의 좌측(도 3 기준)으로 돌출됨으로써, 실내측 응축기(130)와 PTC히터(120)가 우로 기울어지는 계단상으로 배치됨으로써, 공조케이스(110)의 외부 구조의 성형을 용이하게 한다.
또한, 상술한 차량용 공조장치(100)가 장착되는 차량에는 도 1에 도시된 바와 같이, 구동모터(1)와 재킷(11), 압축기(2), 삼방향밸브(3), 실외측 응축기(4), 리시버 드라이어(5), 제1팽창밸브(61), 증발기(6), 실내측 응축기(8), 제1체크밸브(63), 제2팽창밸브(71), 제2체크밸브(73), 칠러(7), 냉매 순환펌프(13)를 포함하는 히트펌프시스템이 장착되며, 이때 도 1의 실내측 응축기(8)가 본 발명의 제2난방발열체의 실시예인 도 3의 실내측 응축기(180)로 된다.
2: 열교환매체의 압축기, 3: 삼방향 밸브, 4: 실외측 응축기
5: 리시버 드라이어, 61: 제1팽창밸브, 6: 증발기, 8: 실내측 응축기
63: 제1체크밸브, 71: 제2팽창밸브, 73: 제2체크밸브, 7: 칠러
13: 냉매 순환펌프,
100: 차량용 공조장치, 110: 공조케이스, 20: 블로어, 14; 온도조절도어
111: 온풍덕트, 112; 돌출부, 114: 경사면, 120: PTC히터
130: 실내측 응축기, 180: 드레인부

Claims (5)

  1. 외부의 공기를 유입받아 공조모드별로 공기 순환 유로를 형성하는 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 설치되는 증발기(6)와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 설치되는 제1난방발열체와, 상기 공조케이스(110)의 냉풍유로와 온풍덕트(111)에 의해 형성되는 온풍유로를 선택적으로 차폐하는 온도조절도어(14)와, 상기 공조케이스(110)의 내부 공기 순환 유로를 공조모드별로 선택적으로 차폐하도록 공기유로별로 형성되는 다수의 모드도어(16)들을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 저면에 응축수 배출을 위한 드레인부(180)가 형성되고, 상기 증발기(6)의 하류 공기통로와 상기 온풍덕트(111)의 상류 공기통로를 형성하는 상기 공조케이스(110)의 저면이 각각 상기 드레인부(180)가 최저점을 이루도록 상기 드레인부(180) 측으로 경사를 이루는 경사면(114)으로 형성되며, 상기 제1난방발열체는 상기 온풍덕트(111)의 내부에서 수평 또는 일정 경사를 가지는 가로 방향으로 배치되고, 상기 제1난방발열체의 상류측에 수평 또는 일정 경사를 가지도록 가로 방향으로 배치되는 제2난방발열체;를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제1난방발열체는 전기발열체이며, 상기 제2난방발열체는 차량에 장착된 히트펌프시스템의 실내측 응축기(130)이고, 상기 실내측 응축기(130)는 압축기에서 토출되는 냉매를 공기와 열교환시키며,
    상기 실내측 응축기(130)는 상기 전기발열체의 하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 온풍덕트(111)는,
    상기 온풍덕트의 증발기(6) 측에 대향하는 면 중 상기 제2난방발열체가 장착되는 면이 상기 증발기(6) 측으로 일정길이 돌출되는 돌출부(112)로 형성되어 상기 제2난방발열체와 상기 제1난방발열체가 온풍덕트의 상부로 가면서 계단상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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  4. 삭제
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