KR101755926B1 - 차량용 공조시스템 - Google Patents

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Abstract

냉방덕트가 구비되고, 냉방덕트의 일측에 냉방측유입구가 형성되며 냉방덕트의 타측에 냉방측 실내유출구 및 냉방측 실외유출구가 형성되고, 냉방덕트 내부에 복수개의 에바코어가 구비된 냉방모듈; 난방덕트가 구비되고, 난방덕트의 일측에 난방측유입구가 형성되며 난방덕트의 타측에 난방측 실내유출구 및 난방측 실외유출구가 형성되고, 난방덕트 내부에 복수개의 컨덴서가 구비된 난방모듈; 및 냉방덕트 또는 난방덕트 내부에 각각 마련된 냉방블로워 및 난방블로워;를 포함하고, 복수개의 컨덴서와 복수개의 에바코어는 하나의 냉매유로 상에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템이 소개된다.

Description

차량용 공조시스템 {AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 운행 환경에서 보다 효율적 공조를 위한 공조시스템의 구성에 관한 것이다.
자동차에는 실내를 냉, 난방하기 위한 공조시스템이 설치된다. 이러한 공조시스템은, 차량의 실내온도를 항상 쾌적하게 유지시키는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
차량용 공조시스템 중 냉각기는 냉매를 압축하는 컴프레서, 컴프레서에서 압축된 냉매를 응축하는 컨덴서, 컨덴서에서 응축되어 액화된 냉매를 저온 저압의 상태로 만드는 팽창밸브, 그리고 냉매의 증발 잠열을 이용하여 공기를 냉각하는 증발기 등을 구성요소로서 포함한다. 일반적으로 이러한 냉각 시스템은 공기의 온도를 낮추며 절대 습도를 조절한다.
난방은 엔진룸의 열을 식히기 위한 냉각수가 엔진의 열을 빼앗아 고온의 상태가 되었을 때 이것을 열원으로 사용하며 히터코어와 엔진의 냉각수의 순환을 위한 펌프로 구성이 된다. 일반적으로 이러한 난방 시스템은 공기의 온도를 높히며 상대습도를 조절한다.
일반적인 기존의 공조시스템의 경우 냉기의 공급은 냉각기에서 온기의 공급은 엔진의 냉각수를 통하여 공급하였으나 운행되는 환경에 따라 구조의 변경이 필요할 수 있다. 특히 엔진의 냉각수가 없는 경우에는 기존의 공조시스템은 구성하기 어렵고 비효율적인 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2007-0064937 A
본 발명은 공조시스템의 온기 공급을 위한 새로운 열원을 제공하고 그에 최적화된 공조시스템 및 그 효율을 향상시키며, 공조시스템의 동작과정에서 발생하는 에바코어 과냉각에 의한 아이싱 문제를 해결하기 위한 차량용 공조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 공조시스템은 냉방덕트가 구비되고, 냉방덕트의 일측에 냉방측유입구가 형성되며 냉방덕트의 타측에 냉방측 실내유출구 및 냉방측 실외유출구가 형성되고, 냉방덕트 내부에 복수개의 에바코어가 구비된 냉방모듈; 난방덕트가 구비되고, 난방덕트의 일측에 난방측유입구가 형성되며 난방덕트의 타측에 난방측 실내유출구 및 난방측 실외유출구가 형성되고, 난방덕트 내부에 복수개의 컨덴서가 구비된 난방모듈; 및 냉방덕트 또는 난방덕트 내부에 각각 마련된 냉방블로워 및 난방블로워;를 포함하고, 복수개의 컨덴서와 복수개의 에바코어는 하나의 냉매유로 상에 연결된다.
에바코어는 냉방측 유입구측에 배치된 제1에바코어와 냉방측 실외유출구측에 배치된 제2에바코어로 구성되고, 컨덴서는 난방측 유입구측에 배치된 제1컨덴서와 난방측 실외유출구측에 배치된 제2컨덴서로 구성될 수 있다.
냉매유로 상에는 컴프레서, 팽창밸브가 마련되고, 컴프레서를 통과한 냉매는 제1컨덴서와 제2컨덴서를 통과하여 팽창밸브로 유입되고, 팽창밸브를 통과한 냉매는 제1에바코어와 제2에바코어를 순환하고 컴프레서로 유입될 수 있다.
냉방덕트의 제1에바코어와 제2에바코어 사이 또는 난방덕트의 제1컨덴서와 제2컨덴서 사이에는 냉방덕트와 난방덕트를 연통시키는 유로조절도어;를 더 포함할 수 있다.
냉방덕트의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어; 및 난방덕트의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어;를 포함할 수 있다.
유로조절도어를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 냉방모드 동작시에 유로조절도어를 제어하여 제1에바코어를 통과한 공기의 일부를 난방덕트에 공급할 수 있다.
유로조절도어를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 난방모드 동작시에 유로조절도어가 난방덕트 측으로 개방되어 제1컨덴서를 통과한 공기의 일부를 냉방덕트에 공급할 수 있다.
냉방측 배기조절도어 및 난방측 배기조절도어의 동작상태를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 냉방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어가 난방측 실내유출구를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실외유출구를 폐쇄제어할 수 있다.
냉방측 배기조절도어 및 난방측 배기조절도어의 동작상태를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 난방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어가 난방측 실외유출구를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내유출구를 폐쇄제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 공조시스템에 따르면, 엔진의 냉각수의 공급이 없는 환경에서 에너지 효율이 높은 차량용 공조시스템을 구성할 수 있으며, 그 효율이 개선되고, 공조과정에서 에바코어 과냉각에 의한 아이싱 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 난방모드 작동상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 냉방모드 작동상태도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 냉매순환 개략도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 난방모드 작동상태도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 냉방모드 작동상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 냉매순환 개략도이다.
본 발명에 따른 차량용 공조시스템은 냉방덕트(101)가 구비되고, 냉방덕트(101)의 일측에 냉방측유입구(103)가 형성되며 냉방덕트(101)의 타측에 냉방측 실내유출구(105) 및 냉방측 실외유출구(107)가 형성되고, 냉방덕트(101) 내부에 복수개의 에바코어(109a, 109b)가 구비된 냉방모듈; 난방덕트(201)가 구비되고, 난방덕트(201)의 일측에 난방측유입구(203)가 형성되며 난방덕트(201)의 타측에 난방측 실내유출구(205) 및 난방측 실외유출구(207)가 형성되고, 난방덕트(201) 내부에 복수개의 컨덴서(209a, 209b)가 구비된 난방모듈; 및 냉방덕트(101) 또는 난방덕트(201) 내부에 각각 마련된 냉방블로워(111) 및 난방블로워(211);를 포함하고, 복수개의 컨덴서(209a, 209b)와 복수개의 에바코어(109a, 109b)는 하나의 냉매유로 상에 연결된다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 냉방모듈에는 냉방덕트(101)가 구비되고, 냉방덕트(101)의 일측에 냉방측유입구(103)가 형성되며 냉방덕트(101)의 타측에 냉방측 실내유출구(105) 및 냉방측 실외유출구(107)가 형성되고, 냉방덕트(101) 내부에 복수개의 에바코어(109a, 109b)가 구비된다.
난방모듈에는 난방덕트(201)가 구비되고, 난방덕트(201)의 일측에 난방측유입구(203)가 형성되며 난방덕트(201)의 타측에 난방측 실내유출구(205) 및 난방측 실외유출구(207)가 형성되고, 난방덕트(201) 내부에 복수개의 컨덴서(209a, 209b)가 구비된다.
냉방블로워(111) 및 난방블로워(211)는 냉방덕트(101) 또는 난방덕트(201) 내부에 각각 마련되고, 난방덕트(201) 내부에 구비된 복수개의 컨덴서(209a, 209b)와 냉방덕트(101) 내부에 구비된 복수개의 에바코어(109a, 109b)는 하나의 냉매유로 상에 연결된다.
본 발명은 공조시스템 내에서 냉방덕트(101)와 난방덕트(201)를 별도의 독립된 공간으로 마련하여 공조공기 상호 간의 간섭을 줄여 냉각된 공기가 재가열되거나, 가열된 공기가 재냉각되는 것을 방지하여 공조시스템의 효율을 개선 시킬 수 있다.
또한 냉방덕트(101)와 난방덕트(201)에 각각 냉방블로워(111)와 난방블로워(211)를 별도로 마련함으로써 실내에 공급하는 공기의 풍량을 충분히 확보할 수 있으며, 냉방덕트(101) 또는 난방덕트(201)의 유출구를 실내유출구 및 실외유출구로 별도로 마련함으로써, 공조된 공기를 반드시 실내로만 공급하는 것이 아니라 경우에 따라 실외로 배출할 수도 있는 장점이 있다.
에바코어(109a, 109b)는 냉방측 유입구측에 배치된 제1에바코어(109a)와 냉방측 실외유출구(107)측에 배치된 제2에바코어(109b)로 구성되고, 컨덴서(209a, 209b)는 난방측 유입구측에 배치된 제1컨덴서(209a)와 난방측 실외유출구(207)측에 배치된 제2컨덴서(209b)로 구성될 수 있다.
도 1를 참고하여 살펴보면, 본 발명은 냉방덕트(101) 내에 에바코어(109a, 109b)를 두개로 배치하고, 난방덕트(201) 내에도 마찬가지로 컨덴서(209a, 209b)를 두개로 배치하고 있다. 이를 통하여 냉방시에는 실내유입공기의 냉각을 위한 열교환 면적을 증가시키는 효과와 함께 컴프레서(301)에서 고온고압으로 압축된 냉매의 응축을 위한 방열면적이 증대되는 효과가 발생한다. 또한, 난방시에는 실내유입공기의 가열을 위한 열교환 면적을 증가시키는 효과가 발생한다.
냉매유로 상에는 컴프레서(301), 팽창밸브(303)가 마련되고, 컴프레서(301)를 통과한 냉매는 제1컨덴서(209a)와 제2컨덴서(209b)를 통과하여 팽창밸브(303)로 유입되고, 팽창밸브(303)를 통과한 냉매는 제1에바코어(109a)와 제2에바코어(109b)를 순환하고 컴프레서(301)로 유입될 수 있다.
도 4를 참고하여 살펴보면 본 발명은 하나의 냉각라인 상에 팽창밸브(303), 에바코어(109a, 109b), 컴프레서(301) 및 컨덴서(209a, 209b)를 모두 배치함으로써 컴프레서(301)를 통과한 고온고압의 냉매를 열원으로 사용하게 된다. 즉 기존의 차량용 공조시스템 중에서 냉각시스템만을 이용하여 냉방과 난방을 동시에 수행하는 것이다.
이는 엔진 냉각수 등의 열원을 확보할 수 없는 경우 특히 더 유용하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 차량용 공조시스템은 난방을 위한 별도의 히팅라인 및 엔진 냉각수를 공조시스템 측으로 순환시키기 위한 워터펌프 등이 필요없어 구조가 단순화되는 효과가 있다.
냉방덕트(101)의 제1에바코어(109a)와 제2에바코어(109b) 사이 또는 난방덕트(201)의 제1컨덴서(209a)와 제2컨덴서(209b) 사이에는 냉방덕트(101)와 난방덕트(201)를 연통시키는 유로조절도어(215);를 더 포함할 수 있다.
도 1를 참고하여 살펴보면, 제1에바코어(109a)와 제2에바코어(109b) 사이 또는 제1컨덴서(209a)와 제2컨덴서(209b) 사이에는 냉방덕트(101)와 난방덕트(201)를 연통시키는 유로조절도어(215)가 마련되어 있다. 유로조절도어(215)의 개방방향을 조절함으로써 냉방덕트(101)로 유입되어 제1에바코어(109a)를 통과한 공기를 난방덕트(201) 측에 유입시킬 수도 있고, 난방덕트(201)로 유입되어 제1컨덴서(209a)를 통과한 공기를 냉방덕트(101) 측에 유입시킬 수도 있다.
유로조절도어(215)를 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 제어부(400)는 냉방모드 동작시에 유로조절도어(215)를 제어하여 제1에바코어(109a)를 통과한 공기의 일부를 난방덕트(201)에 공급할 수 있다.
냉방모드로 작동하는 경우 냉방덕트(101)를 통과한 공기는 실내측으로 공급이 되고, 난방덕트(201)를 통과한 공기는 실외로 배출되게 된다. 공조장치가 냉방모드로 동작하는 것은 일반적으로 날씨가 더운 여름철이다.
이때 냉방의 효율이 상승하기 위해서는 컨덴서에서의 방열이 매우 중요한데 여름철 고온의 외기가 지속적으로 컨덴서에 공급될 경우 방열효율은 떨어질 수 밖에 없고 그 결과 에바코어에서 충분한 흡열이 이루어지지 못하므로 공조시스템의 효율은 저하될 수 밖에 없다. 또한, 원하는 실내온도를 맞추기 위하여 더 오랜시간 동안 공조장치를 동작시켜야 하므로 차량의 연비에도 영향을 미칠 수 밖에 없게 된다.
따라서 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 유로조절도어(215)의 제어를 통하여 냉방덕트(101)로 유입되어 제1에바코어(109a)를 통과한 공기를 일부 난방덕트(201) 측에 유입시켜 컨덴서의 방열효율을 증가시킴으로써 전체적인 공조시스템의 효율의 상승 효과가 발생하게 된다.
유로조절도어(215)를 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 제어부(400)는 난방모드 동작시에 유로조절도어(215)가 난방덕트(201) 측으로 개방되어 제1컨덴서(209a)를 통과한 공기의 일부를 냉방덕트(101)에 공급할 수 있다.
난방모드로 작동하는 경우 난방덕트(201)를 통과한 공기는 실내측으로 공급이 되고, 냉방덕트(101)를 통과한 공기는 실외로 배출되게 된다. 공조장치가 난방모드로 동작하는 것은 일반적으로 날씨가 추운 겨울철이다.
이때 겨울철 차가운 외기가 지속적으로 에바코어에 공급될 경우 에바코어는 과냉각이 될 수밖에 없고, 그 결과 에바코어에서 아이싱(Icing) 현상, 즉 공기중의 수분이 응결되고 응결된 수분이 얼어붙어서 에바코어를 통과하는 공기의 유로를 막아 버리는 현상이 발생하게 된다.
따라서 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 유로조절도어(215)의 제어를 통하여 난방덕트(201)로 유입되어 제1컨덴서(209a)를 통과한 공기를 일부 냉방덕트(101) 측에 유입시켜 에바코어 표면에서의 아이싱 현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 난방덕트(201)를 통해 공급된 따듯한 공기로 부터 에바코어는 흡열을 하게되므로 냉매의 온도가 상승하고, 따라서 전체적인 난방 효율이 증가하는 장점이 발생한다.
냉방덕트(101)의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어(113); 및 난방덕트(201)의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어(213);를 포함할 수 있다.
본 발명은 냉방측 배기조절도어(113) 및 난방측 배기조절도어(213)를 통하여 공조된 공기의 실내공급 또는 실외배기 여부를 조절할 수 있게 된다. 냉방측 배기조절도어(113) 및 난방측 배기조절도어(213)를 조절하여 냉방모듈 또는 난방모듈에 의해 공조된 공기의 혼합배율을 조절함으로써 정밀한 실내 공조가 가능하게 된다.
냉방측 배기조절도어(113) 및 난방측 배기조절도어(213)의 동작상태를 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 제어부(400)는 냉방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어(213)가 난방측 실내유출구(205)를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어(113)가 냉방측 실외유출구(107)를 폐쇄제어할 수 있다.
냉방측 배기조절도어(113) 및 난방측 배기조절도어(213)의 동작상태를 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 제어부(400)는 난방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어(213)가 난방측 실외유출구(207)를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어(113)가 냉방측 실내유출구(105)를 폐쇄제어할 수 있다.
최대냉각모드일때 도 3에 도시된 바와 같이 냉방측 배기조절도어(113)는 냉방측 실외유출구(107)를 막아 냉각된 공기가 실내로 공급될 수 있도록 하며, 난방측 배기조절도어(213)는 난방측 실내유출구(205)를 막아 난방된 공기가 실외로 배기될 수 있도록 한다.
최대난방모드일때, 도 2에 도시된 바와 같이 난방측 배기조절도어(213)는 난방측 실외유출구(207)를 막아 난방된 공기가 실내로 공급될 수 있도록 하며, 냉방측 배기조절도어(113)는 냉방측 실내유출구(105)를 막아 냉방된 공기가 실외로 배기될 수 있도록 한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
101 : 냉방덕트 103 : 냉방측유입구
105 : 냉방측 실내유출구 107 : 냉방측 실외유출구
109a : 제1에바코어 109b : 제2에바코어
111 : 냉방블로워 113 : 냉방측 배기조절도어
201 : 난방덕트 203 : 난방측유입구
205 : 난방측 실내유출구 207 : 난방측 실외유출구
209a : 제1컨덴서 209b : 제2컨덴서
211 : 난방블로워 213 : 난방측 배기조절도어
215 : 유로조절도어 217 : 통풍홀
400 : 제어부

Claims (9)

  1. 냉방덕트가 구비되고, 냉방덕트의 일측에 냉방측유입구가 형성되며 냉방덕트의 타측에 냉방측 실내유출구 및 냉방측 실외유출구가 형성되고, 냉방덕트 내부에 복수개의 에바코어가 구비된 냉방모듈;
    난방덕트가 구비되고, 난방덕트의 일측에 난방측유입구가 형성되며 난방덕트의 타측에 난방측 실내유출구 및 난방측 실외유출구가 형성되고, 난방덕트 내부에 복수개의 컨덴서가 구비된 난방모듈; 및
    냉방덕트 내부에 마련된 냉방블로워 및 난방덕트 내부에 마련된 난방블로워;를 포함하고,
    복수개의 컨덴서와 복수개의 에바코어는 하나의 냉매유로 상에 연결되되,
    컨덴서는 난방측 유입구측에 배치된 제1컨덴서와 난방측 실외유출구측에 배치된 제2컨덴서로 구성되며,
    난방덕트의 제1컨덴서와 제2컨덴서 사이에는 냉방덕트와 난방덕트를 연통시키는 유로조절도어;와
    유로조절도어를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    제어부는 난방모드 동작시에 유로조절도어가 난방덕트 측으로 개방되어 제1컨덴서를 통과한 공기의 일부를 냉방덕트에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    에바코어는 냉방측 유입구측에 배치된 제1에바코어와 냉방측 실외유출구측에 배치된 제2에바코어로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    냉매유로 상에는 컴프레서, 팽창밸브가 마련되고,
    컴프레서를 통과한 냉매는 제1컨덴서와 제2컨덴서를 통과하여 팽창밸브로 유입되고, 팽창밸브를 통과한 냉매는 제1에바코어와 제2에바코어를 순환하고 컴프레서로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    유로조절도어는 냉방덕트와 난방덕트를 연통시키기 위하여 냉방덕트의 제1에바코어와 제2에바코어 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    냉방덕트의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어; 및
    난방덕트의 실내유출구와 실외유출구 사이에 각각 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    유로조절도어를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    제어부는 냉방모드 동작시에 유로조절도어를 제어하여 제1에바코어를 통과한 공기의 일부를 난방덕트에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    냉방측 배기조절도어 및 난방측 배기조절도어의 동작상태를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    제어부는 냉방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어가 난방측 실내유출구를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실외유출구를 폐쇄제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    냉방측 배기조절도어 및 난방측 배기조절도어의 동작상태를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    제어부는 난방모드로 동작시에 난방측 배기조절도어가 난방측 실외유출구를 폐쇄제어하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내유출구를 폐쇄제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
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