KR101920751B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 차량 실내의 제습을 위해 공조케이스의 내부에 제습로터를 설치한 공조장치에서, 상기 공조케이스의 내부에 상기 제습로터를 바이패스하는 바이패스유로 및 상기 바이패스유로를 개폐하는 도어를 설치함으로써, 최대 냉,난방모드 또는 필요한 모드에서 상기 바이패스유로를 개방하여 제습로터로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있고, 이로인해 공조성능도 향상할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 차량 실내의 제습을 위해 공조케이스의 내부에 제습로터를 설치한 공조장치에서, 상기 공조케이스의 내부에 상기 제습로터를 바이패스하는 바이패스유로 및 상기 바이패스유로를 개폐하는 도어를 설치한 차량용 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.
한편, 최근에는 탑승자의 필요에 따라 차량 실내의 운전석과 조수석에 각기 다른 온도의 공기가 공급되도록 하여 개별적인 냉난방이 이루어지도록 하는 이른바 좌,우 독립 공조장치가 적용되고 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 구성도로써, 상기 공조장치(1)는, 일측에 공기유입구(11)가 형성되고 타측에는 각각 모드도어(16)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12), 페이스 벤트(13), 플로어 벤트(14)가 형성된 공조케이스(10)와; 상기 공조케이스(10)내의 공기통로상에 순차적으로 일정간격을 두고 설치되는 증발기(2) 및 히터코어(3)와; 상기 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍장치(20)로 구성된다.
그리고, 상기 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에는 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍통로와 히터코어(3)를 통과하는 온풍통로의 개도를 조절하여 온도를 조절하도록 온도조절도어(15)가 설치된다.
아울러, 상기 모드도어(16)는 해당 벤트의 개도를 조절하면서 다양한 공기 토출모드(벤트모드,바이레벨모드,플로어모드,믹스모드,디프로스트모드)를 수행하게 된다.
상기한 바와 같이 구성된 차량용 공조장치(1)에 의하면, 최대냉방모드가 가동될 경우, 상기 온도조절도어(15)는, 상기 냉풍통로를 개방함과 아울러 온풍통로를 폐쇄하게 된다. 이에 따라 상기 송풍장치(20)에 의하여 송풍되는 공기는, 증발기(2)를 거치면서 증발기(2)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 소정의 공기 토출모드(벤트모드,바이레벨모드,플로어모드,믹스모드,디프로스트모드)에 따라 모드도어(16)에 의해 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써, 차량 실내의 냉방이 수행된다.
또한, 최대난방모드가 가동될 경우, 상기 온도조절도어(15)는, 상기 냉풍통로를 폐쇄함과 아울러 온풍통로를 개방하게 된다. 이에 따라 상기 송풍장치(20)에 의하여 송풍되는 공기는, 증발기(2)를 통과한 후 온풍통로를 통하여 히터코어(3)를 거치면서 히터코어(3)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 소정의 공기 토출모드에 따라 모드도어(16)에 의해 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.
상기의 공조장치(1)에서 상기 증발기(2)는, 차량 실내를 냉방시키는 작용과 함께, 증발기(2)의 표면온도가 실내공기의 이슬점 이하로 내려갈 때, 증발기(2)를 거쳐 토출되는 공기 중의 습기를 제거하는 제습작용도 함께 수행하게 된다.
이러한 상기 증발기(2)의 냉방부하는, 유입공기의 건구 온도차와 관련된 현열부하와, 습도차와 관련된 잠열부하로 이루어지는데, 고온 다습한 실외공기가 실내로 유입되는 상태에서 에어컨 가동시, 냉방부하 중 잠열부하가 대부분을 차지함으로써 냉방효율이 크게 저하되는 경우가 있다.
이처럼, 상기 종래의 공조장치(1)는, 습도가 높은 날씨에서 에어컨 작동시, 습기가 많이 함유된 공기가 증발기(2)를 바로 통과하게 됨으로써 냉방부하가 증대되어 냉방효율이 저하되며, 이러한 공기가 증발기(2)를 통과하여 냉각된 상태로 차실내로 유입될 경우 차실내의 쾌적성도 저하되는 문제가 있었다.
상기한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 제습처리를 위한 제습로터(45)가 설치된 공조장치가 개발되고 있다.
도 2는 제습로터를 갖는 공조장치를 나타낸 구성도로서, 간략히 설명하면, 송풍장치(30)와 공조케이스(40)내의 증발기(41) 사이에 제습통로(44) 및 재생통로(43)를 형성하고, 상기 제습통로(44) 및 재생통로(43)상에는 하나의 제습로터(45)를 걸쳐지게 설치하며, 상기 제습로터(45) 전방의 재생통로(44)내에는 재생히터(46)를 설치한 것이다.
이때, 상기 재생통로(44)의 배출구(44a)는 차량 외측방향으로 연장되어, 상기 재생통로(44)를 통과한 공기가 모두 차량 외부로 배출되게 된다.
이후, 제습이 필요할 경우, 상기 제습로터(45)가 회전함과 동시에 상기 재생히터(46)가 가동하게 된다.
따라서, 상기 송풍장치(30)를 통과한 공기 중 일부는 제습통로(43)측에 위치한 제습로터(45) 부위를 통과하면서 습기가 제거된 상태로 증발기(41)로 유동하게 되고, 이후 증발기(41)를 거치면서 냉각되고 히터코어(42)를 선택적으로 통과한 후 차실내로 공급되게 된다.
상기 송풍장치(30)를 통과한 공기 중 다른 일부는 상기 재생통로(44)로 유입된 후, 상기 재생히터(46)에 의해 가열된 상태로 상기 재생통로(44)측에 위치한 제습로터(45) 부위를 통과하게 되는데,
이때, 상기 제습통로(43)에서 습기를 흡착한 상태의 제습로터(45) 부위가 상기 재생통로(44)측으로 회전하게 되므로, 상기 재생히터(46)에 의해 가열된 공기는 상기 제습로터(45)를 통과하면서 제습로터(45)에 흡착된 습기를 강제 증발시킨 후 재생통로(44)의 배출구(44a)를 통해 외부로 배출된다.
상기의 과정을 통하여 상기 제습로터(45)의 표면은 원래의 건조한 상태로 재생되어 다시 제습능력을 갖게 된다.
그러나, 상기 종래 기술은, 상기 송풍장치(30)에서 송풍된 공기 전체가 상기 공조케이스(40)내에 제습로터(45)를 통과해야 함에 따라 상기 제습로터(45)의 통기저항으로 인해 풍량이 저하되고, 특히 제습이 필요 없는 모드에서 풍량 손실이 과다하게 발생하는 문제가 있으며, 이로인해 공조성능도 저하되는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 실내의 제습을 위해 공조케이스의 내부에 제습로터를 설치한 공조장치에서, 상기 공조케이스의 내부에 상기 제습로터를 바이패스하는 바이패스유로 및 상기 바이패스유로를 개폐하는 도어를 설치함으로써, 최대 냉,난방모드 또는 필요한 모드에서 상기 바이패스유로를 개방하여 제습로터로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있고, 이로인해 공조성능도 향상할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송풍장치와, 상기 송풍장치로부터 송풍된 공기가 유입되도록 일측에 공기유입구가 형성되고, 타측에는 공기를 토출하도록 복수개의 공기토출구가 형성되며, 상기 공기유입구와 공기토출구의 사이에는 증발기가 설치되는 냉풍통로 및 가열기가 설치되는 온풍통로가 형성된 공조케이스를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서, 상기 공조케이스내의 공기유동방향으로 상기 증발기 상류측에는, 상기 공조케이스에 대해 일측 영역은 공조케이스내를 유동하는 공기를 제습하는 제습부로 사용되고, 타측 영역은 상기 제습부에서 흡착된 습기를 건조 재생하는 재생부로 사용되는 제습로터가 설치되고, 상기 공조케이스내의 상기 제습로터 일측에는 상기 공조케이스의 공기유입구로 유입된 공기가 상기 제습로터를 바이패스하도록 하는 바이패스유로 및 상기 바이패스유로를 개폐하는 도어가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 차량 실내의 제습을 위해 공조케이스의 내부에 제습로터를 설치한 공조장치에서, 상기 공조케이스의 내부에 상기 제습로터를 바이패스하는 바이패스유로 및 상기 바이패스유로를 개폐하는 도어를 설치함으로써, 최대 냉,난방 모드 또는 필요한 모드에서 상기 바이패스유로를 개방하여 제습로터로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있고, 이로인해 공조성능도 향상할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타낸 구성도,
도 2는 종래의 제습로터를 갖는 공조장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 송풍장치와 공조케이스가 분리된 상태를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 최대냉방모드를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 최대난방모드를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 도어가 플랩도어로 구성된 경우를 나타낸 부분 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 가열기가 히터코어로 구성된 경우를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공조장치(100)는, 내부에 블로어(178)가 구비된 송풍장치(170)와, 상기 송풍장치(170)로부터 송풍된 공기가 유입되도록 일측에 공기유입구(111)가 형성되고 타측에는 유입된 공기를 토출하도록 복수개의 공기토출구가 형성됨과 아울러 상기 공기유입구와 공기토출구의 사이에는 냉풍통로(P1) 및 온풍통로(P2)가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 내부에 서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 냉풍통로(P1)상에 설치되는 증발기(101) 및 상기 온풍통로(P2)상에 설치되는 가열기(102)와, 상기 증발기(101)와 가열기(102)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 가열기(102)를 바이패스하는 냉풍통로(P1)와 상기 가열기(102)를 통과하는 온풍통로(P2)의 개도를 조절하는 온도조절도어(115)를 포함하여 구성된다.
상기 송풍장치(170)는, 상부에 내,외기유입구(171,172)가 형성되고 내부에는 상기 내,외기유입구(171,172)를 개폐하도록 내,외기 전환도어(173)가 설치된 인테이크 덕트(174)와, 상기 인테이크 덕트(174)의 하부에 결합됨과 아울러 내부에 블로어(178)가 설치된 스크롤케이스(176)로 구성된다.
상기 스크롤케이스(176)의 일측에는 상기 블로어(178)에 의해 송풍된 공기를 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(111)측으로 송풍할 수 있도록 토출부(177)가 연장 형성된다.
또한, 상기 송풍장치(170)내의 블로어(178) 상부(상류측)에는 후술하는 제습로터(120)에 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 필터(175)가 설치된다.
상기 필터(175)는 상기 인테이크 덕트(174)와 스크롤케이스(176)의 사이에 삽입 설치된다.
이처럼, 상기 필터(175)는 상기 제습로터(120)에 이물질이 유입되는 것을 막아주어, 제습로터(120)내의 제습재(미도시) 효율 및 내구성을 향상하게 된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 출구측에 형성된 복수의 공기토출구는, 차량의 앞유리쪽으로 공기를 토출시키기 위한 디프로스트 벤트(112)와, 앞좌석 탑승자의 얼굴쪽으로 공기를 토출시키기 위한 페이스 벤트(113)와, 탑승자의 발쪽으로 공기를 토출시키기 위한 플로어 벤트(114)가 형성된다.
또한, 상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 디프로스트 벤트(112), 페이스 벤트(113), 플로어 벤트(114)를 각각 개폐하도록 복수개의 모드도어(116)가 설치된다.
한편, 상기 증발기(101) 하부의 공조케이스(110)측에는 상기 증발기(101)의 표면에서 발생하여 낙하하는 응축수를 차량 외부로 배출할 수 있도록 드레인부(118)가 형성된다.
상기 드레인부(118)는 후술하는 바이패스통로(130)와 배출통로(150) 및 재생통로(140)를 관통하면서 상기 공조케이스(110)의 하측방향으로 연장 형성된다. 이때, 상기 드레인부(118)는 상기 바이패스통로(130)와 배출통로(150) 및 재생통로(140)와 연통하지 않고 관통하게 된다.
한편, 상기 냉풍통로(P1)는 상기 공조케이스(110)내의 증발기(101) 위치에서부터 상기 공기토출구의 사이 구간에 형성되며, 상기 온풍통로(P2)는 상기 증발기(101)의 후방측 냉풍통로(P1)로부터 분기되어 상기 가열기(102)를 거친 후 다시 상기 냉풍통로(P1)와 합류되게 된다.
여기서, 상기 냉풍통로(P1)와 온풍통로(P2)가 분기되는 지점에 상기 온도조절도어(115)가 설치되어 냉풍통로(P1)와 온풍통로(P2)의 개도를 조절하게 되고, 상기 냉풍통로(P1)와 온풍통로(P2)가 다시 합류되는 지점에는 믹싱영역(MC)이 형성되어 이 곳에서 냉풍과 온풍이 혼합되게 된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)내의 공기유동방향으로 상기 증발기(101) 상류측(전방측)에는, 상기 공조케이스(110)에 대해 일측 영역은 공조케이스(110)내를 유동하는 공기를 제습하는 제습부(121)로 사용되고, 타측 영역은 상기 제습부(121)에서 흡착된 습기를 건조 재생하는 재생부(122)로 사용되는 제습로터(120)가 설치된다.
상기 제습로터(120)는 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(111)와 상기 증발기(101)의 사이 구간에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공조케이스(110)의 제습로터(120) 전,후방측에는, 상기 공조케이스(110)의 내부를 상기 제습로터(120)에 대한 제습부 영역(110a)과 재생부 영역(110b)으로 구획하는 구획벽(117)이 형성된다.
상기 제습로터(120)의 전,후방측에 형성된 구획벽(117)은, 각각 상기 공조케이스(110)내의 하부면에서부터 상기 제습로터(120)의 중심부위까지 연장되게 형성되며, 이로인해, 상기 제습로터(120)는 상기 구획벽(117)을 관통하여 걸쳐진 형태로 설치된다.
따라서, 상기 송풍장치(170)에서 송풍되어 공조케이스(110)내를 유동하는 공기가 상기 구획벽(117)의 상부측에 배치된 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과하는 과정에서 공기 중에 포함된 습기가 상기 제습부(121)에 흡착되어 제습되게 되는 것이다.
한편, 상기 제습로터(120)의 재생부(122)는, 상기 구획벽(117)의 하부측에 배치되어 상기 공조케이스(110)내의 공기통로와 구획되므로 상기 공조케이스(110)내를 유동하는 공기가 직접적으로 통과하지 못하고, 후술하는 바이패스통로(130) 및 재생통로(140)를 통과한 공기만 상기 재생부(122)를 통과하게 된다.
또한, 상기 제습로터(120)내에는 제습재가 구비되어 제습로터(120)를 통과하는 공기 중에 포함된 습기를 흡착하게 된다.
이러한 상기 제습로터(120)는 원통형으로 형성되어 상기 구획벽(117)측에 회전가능하게 설치된다. 이때, 상기 구획벽(117)에는 상기 제습로터(120)를 회전가능하게 지지하도록 지지브라켓(미도시)이 형성될 수 있다.
아울러, 상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 제습로터(120)를 회전 구동하도록 모터(미도시)가 설치된다.
상기 모터는 상기 구획벽(117)에 고정되어 상기 제습로터(120)를 직접 회전시킬 수도 있고, 또는 상기 모터를 상기 제습로터(120) 외측의 공조케이스(110)내에 설치한 후 상기 제습로터(120)와 모터를 벨트로 연결하여 제습로터(120)를 회전시킬 수도 있다.
그리고, 상기 냉풍통로(P1) 및 온풍통로(P2) 하부의 상기 공조케이스(110)측에는, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 공기 중 일부 공기가 상기 냉풍통로(P1) 및 온풍통로(P2)를 바이패스하도록 하는 바이패스통로(130) 및 상기 바이패스통로(130)를 통과한 공기가 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급되도록 하는 재생통로(140)가 형성된다.
즉, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 제습된 공기를 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급하기 위해 상기 공조케이스(110)의 하부에 상기 바이패스통로(130) 및 재생통로(140)를 형성한 것이다.
이때, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 제습된 공기는 상기 바이패스통로(130)를 통해 상기 증발기(101)를 바이패스하게 되므로 유동저항이 적게 걸리게 된다.
상기 바이패스통로(130)의 입구(130a)는 상기 제습로터(120)와 상기 증발기(101) 사이의 공기통로와 연통하도록 형성되고, 상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)는 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2) 및 상기 재생통로(140)와 각각 연통하도록 형성된다.
즉, 상기 바이패스통로(130)와 상기 온풍통로(P2)를 구획하는 격벽(131)에는 상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)와 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2)를 연통시키는 온풍연통공(132)이 형성되고, 상기 바이패스통로(130)와 상기 재생통로(140)를 구획하는 격벽(141)에는 상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)와 상기 재생통로(140)의 입구(140a)를 연통시키는 재생연통공(142)이 형성되는 것이다.
한편, 상기 재생통로(140)의 입구(140a)는 상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)와 연통하도록 형성되고, 출구(140b)는 상기 제습로터(120)의 재생부(122) 전방측과 연통하도록 형성된다.
따라서, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 제습된 공기가 상기 바이패스통로(130) 및 재생통로(140)를 통해 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급될 수 있는 것이다.
그리고, 상기 바이패스통로(130)와 상기 재생통로(140)의 사이에는, 상기 재생통로(140)를 통해 상기 제습로터(120)의 재생부(122)를 통과한 공기를 외부로 배출하도록 배출통로(150)가 형성된다.
상기 배출통로(150)의 입구(150a)는 상기 제습로터(120)의 재생부(122) 후방측과 연통하도록 형성되고, 출구(150b)는 상기 드레인부(118)와 인접하여 형성된다.
이때, 상기 배출통로(150)의 출구(150b)는 상기 재생통로(140)를 관통하면서 상기 드레인부(118)와 동일방향으로 연장 형성된다.
아울러, 상기 배출통로(150)의 출구(150b)는 상기 드레인부(118)의 일측에 일체로 형성할 수도 있고, 또는 상기 배출통로(150)의 출구(150b)를 상기 드레인부(118)의 둘레 이중관 구조로 형성할 수도 있다.
이처럼, 상기 제습로터(120)의 재생부(122)를 통과한 공기를 차량 외부로 배출하기 위한 상기 배출통로(150)의 출구(150b) 형성시 상기 응축수를 차량 외부로 배출하기 위한 드레인부(118) 구조물을 활용하므로 전체 구조를 단순화하고 소형화가 가능한 것이다.
그리고, 상기 가열기(102)는, 차량 엔진의 냉각수가 유동하는 히터코어(103) 또는 차량 배터리로부터 전원을 공급받아 가열되는 전기가열식 히터(미도시)를 사용할 수 있다.
일예로 상기 히터코어(103)는, 도 8과 같이, 한 쌍의 탱크(103a)의 사이에 복수개의 튜브(103b)를 연결하고, 상기 각 튜브(103b)의 사이에는 방열핀(103c)을 설치하여 구성되며, 차량 엔진을 냉각시키는 과정에서 가열된 뜨거운 냉각수가 상기 히터코어(103)를 순환하게 되고, 이때 상기 히터코어(103)를 통과하는 공기를 가열시키게 된다.
여기서, 상기 히터코어(103)의 탱크측에는 냉각수가 유입 및 배출되도록 입,출구파이프(103d)가 구비된다.
상기한 가열기(102)는, 상기 바이패스통로(130) 및 온풍통로(P2)를 유동하는 공기를 가열할 수 있도록 일측 영역(102a)은 상기 바이패스통로(130)상에 배치되고 타측 영역(102b)은 상기 온풍통로(P2)상에 배치되도록 설치된다.
이때, 상기 바이패스통로(130)상에 배치되는 가열기(102)의 일측 영역(102a)은, 상기 온풍통로(P2)상에 배치되는 가열기(102)의 타측 영역(102b) 보다 작은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 제습된 공기는, 상기 바이패스통로(130)를 통과하면서 상기 증발기(101)를 바이패스 하게 되고, 이후 상기 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하는 과정에서 가열되며, 상기 가열된 공기는 상기 재생통로(140)를 통해 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급되어 제습로터(120)를 건조 재생하게 되는 것이다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 송풍장치(170)로부터 송풍된 공기는 상기 공조케이스(110)의 내부로 유입되어 상기 회전 구동되는 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과하게 되고, 이 과정에서 공기중에 포함된 습기가 제습로터(120)에 흡착되어 제습된다. 계속해서, 상기 제습로터(120)를 통과하면서 제습된 공기 중 일부는 상기 증발기(101)를 통과한 후 상기 가열기(102)를 선택적으로 거친 후 차실내로 토출되고, 일부는 상기 바이패스통로(130)로 유입되게 된다.
상기 바이패스통로(130)로 유입된 제습된 공기는 상기 증발기(101)를 바이패스 한 후, 상기 바이패스통로(130)상에 배치된 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하는 과정에서 가열되고, 상기 가열된 공기는 상기 재생통로(140)를 통해 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급된다.
이때, 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급된 가열된 공기는, 상기 공조케이스(110)내의 제습부 영역(110a)에서 습기를 흡착한 상태에서 재생부 영역(110b)으로 회전된 상기 제습로터(120) 부위(재생부)를 통과하게 되고, 이 과정에서 상기 제습로터(120)에 흡착된 습기가 강제 증발되며, 이후 제습로터(120)의 재생부(122)를 통과하면서 가습된 공기는 상기 배출통로(150)를 통해 외부로 배출된다.
상기한 과정을 통해 상기 제습로터(120)는 원래의 건조한 상태로 재생되어 다시 제습능력을 갖게 되는 것이다.
즉, 상기 제습로터(120)는, 상기 구획벽(117)에 의해 구획된 상기 공조케이스(110)내의 제습부 영역(110a)과 재생부 영역(110b)에서 계속 회전하게 되므로, 상기 제습부 영역(110a)을 거치면서 습기를 흡착한 부위가 재생부 영역(110b)을 거치면서 가열된 공기에 의해 재생되는 과정을 반복하게 된다.
그리고, 상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)와 인접한 상기 공조케이스(110)측에는 상기 바이패스통로(130)를 통과한 공기를 상기 재생통로(140)측으로 유동시키거나 또는 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2)측으로 유동시키도록 공기의 유동방향을 전환하는 전환도어(160)가 설치된다.
상기 전환도어(160)는, 상기 바이패스통로(130)와 상기 온풍통로(P2)를 구획하는 격벽(131)상에 형성된 온풍연통공(132)과, 상기 바이패스통로(130)와 상기 재생통로(140)를 구획하는 격벽(141)상에 형성된 재생연통공(142)을 개폐하도록 작동하여, 상기 바이패스통로(130)를 상기 온풍통로(P2)와 연통시키거나 또는 상기 바이패스통로(130)를 상기 재생통로(140)와 연통시키게 된다.
상기한 전환도어(160)는, 상기 공조케이스(110)측에 회전가능하게 설치되는 회전축(161)과, 상기 회전축(161)의 측면으로부터 반경방향으로 연장 형성되어 상기 온풍연통공(132)과 재생연통공(142)을 개폐하는 플레이트(162)로 구성된다.
따라서, 최대 냉방모드시에는, 상기 전환도어(160)가 온풍연통공(132)을 폐쇄하고, 상기 재생연통공(142)을 개방하도록 작동함으로써, 상기 제습로터(120)를 통과한 제습된 공기 중 일부가 상기 바이패스통로(130)로 유입된 후 상기 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하면서 가열되고, 이후, 상기 전환도어(160)에 의해 개방된 재생연통공(142)을 통해 상기 재생통로(140)로 유입되어 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급된다. 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급된 가열된 공기는 상기 제습로터(120)를 통과하면서 제습로터(120)를 건조 재생시킨 후 상기 배출통로(150)를 통해 외부로 배출된다.
최대 난방모드시에는, 상기 전환도어(160)가 온풍연통공(132)을 개방하고, 상기 재생연통공(142)을 폐쇄하도록 작동함으로써, 상기 제습로터(120)를 통과한 공기 중 일부가 상기 바이패스통로(130)로 유입된 후 상기 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하면서 가열되고, 이후, 상기 전환도어(160)에 의해 개방된 온풍연통공(132)을 통해 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2)로 유입되어 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(P2)를 유동하는 공기와 혼합된 후 차실내로 토출된다.
또한, 상기 바이패스통로(130)로 유동하는 공기가 상기 증발기(101)를 바이패스하게 되므로 유동저항이 적게 걸리게 된다.
아울러, 최대 난방모드시에는 상기 바이패스통로(130)를 통과하는 공기가 모두 상기 온풍통로(P2)측으로 유입됨으로서, 풍량을 증대할 수 있고, 상기 제습로터(120)를 건조 재생시키기 위해 상기 바이패스통로(130)를 통과하면서 상기 가열기(102)에 의해 가열된 공기를 차실내 난방열원으로 활용하게 되어 난방성능을 향상할 수 있다.
그리고, 상기한 공조장치(100)는, 상기 송풍장치(170)로부터 송풍되는 풍량에 따라 상기 모터를 제어하여 상기 제습로터(120)의 회전수(RPM)를 가변 제어하는 제어부(미도시)가 구비된다.
즉, 상기 제습로터(120)의 제습재 효율은 제습재를 통과하는 풍량 및 제습재의 단품성능에 따라 최대의 제습 효율을 가지는 최적 회전수를 가지고 있다.
따라서, 제습재의 단품성능이 동일하다고 가정할 때, 상기 제어부는, 상기 송풍장치(170)로부터 송풍되는 풍량, 즉 상기 블로어(178)를 제어하는 구동 회전수(단수)에 따라 상기 제습로터(120)를 최적 회전수로 제어함으로써 최대의 제습 효율을 낼 수 있다.
그리고, 상기 공조케이스(110)내의 상기 제습로터(120) 일측에는 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(111)로 유입된 공기가 상기 제습로터(120)를 바이패스하도록 하는 바이패스유로(119) 및 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 도어(180)가 설치된다.
이때, 상기 도어(180)는, 도 5와 같이, 상기 공조케이스(110)의 내측에 회전가능하게 설치되는 회전축(181a)과, 상기 회전축(181a)의 외주면에 형성되어 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 플레이트(181b)로 이루어진 플랫도어(flat door)(181)를 설치할 수 있다.
상기 플랫도어(181)는, 상기 회전축(181a)의 일단부가 공조케이스(110)의 외측으로 연장되어 공조케이스(110)의 외측에 설치된 구동수단(미도시)과 연결된다.
따라서, 상기 구동수단의 제어에 의해 상기 플랫도어(181)가 작동하면서 상기 바이패스유로(119)를 개폐하게 됨으로써, 최대 냉,난방모드 또는 필요한 모드에서 상기 바이패스유로(119)를 개방하여 상기 제습로터(120)의 통기저항으로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있고, 공조성능도 향상할 수 있다.
또한, 상기 도어(180)의 다른 실시예로는 도 7과 같이, 일단부가 상기 공조케이스(110)의 내측면에 고정부재(182a)를 통해 고정되고 타단부는 상기 제습로터(120)의 상류측 공조케이스(110)내 압력에 따라 탄력적으로 변형되면서 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 플랩도어(flap door)(182)를 설치할 수도 있다.
상기 플랩도어(182)는 일정 탄력을 갖는 러버 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 상기 플랩도어(182)는, 상기 제습로터(120)의 상류측 공조케이스(110)내 압력이 일정 이상일 경우 도 7과 같이 탄력적으로 변형되어 상기 바이패스유로(119)를 개방하게 됨으로써, 상기 제습로터(120)의 통기저항으로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있다.
이때, 상기 플랩도어(182)의 재질 및 두께에 따라 상기 바이패스유로(119)를 개방하는 시점을 변경할 수 있다.
한편, 상기에서는 상기 도어(180)를 플랫도어(181) 또는 플랩도어(182)를 사용한 경우만 설명하였으나, 이 외에도 돔형 도어 또는 슬라이딩형 도어 등 다양한 형태의 도어를 사용할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 상기 최대 냉방모드나 최대 난방모드 또는 필요한 모드에서 상기 도어(180)를 통해 상기 바이패스유로(119)를 개방하여 상기 공조케이스(110)내로 유입된 공기 중 일부가 상기 제습로터(120)를 바이패스하도록 함으로써, 상기 제습로터(120)의 통기저항으로 인한 풍량 손실을 줄일 수 있는 것이다.
물론, 상기 공조케이스(110)로 유입된 공기 중 일부는 상기 제습로터(120)를 바이패스하지만, 일부는 상기 제습로터(120)를 통과하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 하며, 상기 바이패스유로(119)를 개방하는 도어(180)가 플랫도어(181)인 경우를 일예로 설명하기로 한다.
가. 최대냉방모드(도5)
최대냉방모드시는 도 5와 같이, 상기 전환도어(160)는 상기 바이패스통로(130)가 상기 재생통로(140)와 연통하도록 상기 온풍연통공(132)은 폐쇄하고 상기 재생연통공(142)을 개방하도록 작동하며, 상기 온도조절도어(115)는 공조케이스(110)내 냉풍통로(P1)를 개방하고 온풍통로(P2)를 폐쇄하게 된다.
또한, 상기 플랫도어(181)는, 상기 바이패스유로(119)를 개방하게 된다.
아울러 상기 제습로터(120)는 모터에 의해 회전하게 된다.
또한, 상기 가열기(102)가 히터코어(103)일 경우에는 히터코어(103)의 내부로 엔진 냉각수가 순환하게 되고, 상기 가열기(102)가 전기가열식 히터일 경우에는 전기가열식 히터에 전원이 공급되게 된다.
따라서, 상기 송풍장치(170)에 의하여 송풍되는 공기는, 상기 공조케이스(110)내로 유입된 후, 일부는 상기 바이패스유로(119)를 통해 상기 제습로터(120)를 바이패스하게 되고, 일부는 상기 공조케이스(110)내의 제습부 영역(110a)을 유동하면서 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과하게 되고, 이 과정에서 공기중에 포함된 습기가 제습로터(120)에 흡착되어 제습된다.
여기서, 상기 공조케이스(110)내로 유입된 공기 중 일부가 상기 제습로터(120)를 바이패스함으로써, 최대냉방모드시 풍량 손실을 줄일 수 있다.
계속해서, 상기 제습로터(120)를 바이패스한 공기 및 제습로터(120)를 통과한 제습된 공기 중 일부는, 상기 증발기(101)를 통과하면서 냉각된 후, 상기 온도조절도어(115)에 의해 상기 가열기(102)를 바이패스하게 되고, 이후 공기토출모드(페이스모드, 플로어모드, 디프로스트모드, 믹싱모드, 바이레벨모드)에 따라 개방된 공조케이스(110)의 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.
상기 제습로터(120)를 통과한 제습된 공기 중 나머지는, 상기 바이패스통로(130)로 유입되어 상기 증발기(101)를 바이패스하게 되고, 이 후 상기 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하면서 가열된다. 계속해서, 상기 바이패스통로(130)를 통과하면서 가열기(102)에 의해 가열된 공기는 상기 전환도어(160)에 의해 개방된 재생연통공(142)을 통해 상기 재생통로(140)로 유입되어 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급되게 되고, 이 후, 상기 제습로터(120)의 재생부(122)를 통과하면서 제습로터(120)를 건조 재생시킨 후 상기 배출통로(150)를 통해 외부로 배출되게 된다.
그리고, 상기 회전 구동되는 제습로터(120)는, 상기 공조케이스(110)내의 제습부 영역(110a)을 통과하는 공기로부터 습기를 흡착하여 제습하고, 상기 바이패스통로(130) 및 재생통로(140)를 통해 상기 공조케이스(110)내의 재생부 영역(110b)을 통과하는 가열된 공기에 의해 흡착된 습기를 강제 증발시키게 된다. 이러한 과정을 통해 상기 제습로터(120)는 원래의 건조한 상태로 재생되어 다시 제습능력을 갖게 된다.
한편, 도 5는 최대냉방모드이면서 재생모드이다. 즉, 재생모드는, 상기 전환도어(160)를 통해 상기 바이패스통로(130)와 재생통로(140)를 연통시켜, 상기 바이패스통로(130)를 통과하면서 가열기(102)에 의해 가열된 공기를 상기 재생통로(140)를 통해 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급하여 제습로터(120)를 재생하는 모드로서, 냉,난방모드에 관계없이 제습이 필요할 경우 재생모드를 구동할 수 있다.
나. 최대난방모드(도6)
최대난방모드시는 도 6과 같이, 상기 전환도어(160)는 상기 바이패스통로(130)가 상기 온풍통로(P2)와 연통하도록 상기 온풍연통공(132)은 개방하고 상기 재생연통공(142)을 폐쇄하도록 작동하며, 상기 온도조절도어(115)는 공조케이스(110)내 냉풍통로(P1)를 폐쇄하고 온풍통로(P2)를 개방하게 된다.
또한, 상기 플랫도어(181)는, 상기 바이패스유로(119)를 개방하게 된다.
아울러 상기 제습로터(120)는 모터에 의해 회전하게 된다.
또한, 상기 가열기(102)가 히터코어(103)일 경우에는 히터코어(103)의 내부로 엔진 냉각수가 순환하게 되고, 상기 가열기(102)가 전기가열식 히터일 경우에는 전기가열식 히터에 전원이 공급되게 된다.
따라서, 상기 송풍장치(170)에 의하여 송풍되는 공기는, 상기 공조케이스(110)내로 유입된 후, 일부는 상기 바이패스유로(119)를 통해 상기 제습로터(120)를 바이패스하게 되고, 일부는 상기 공조케이스(110)내의 제습부 영역(110a)을 유동하면서 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과하게 되고, 이 과정에서 공기중에 포함된 습기가 제습로터(120)에 흡착되어 제습된다.
여기서, 상기 공조케이스(110)내로 유입된 공기 중 일부가 상기 제습로터(120)를 바이패스함으로써, 최대난방모드시 풍량 손실을 줄일 수 있다.
계속해서, 상기 제습로터(120)를 바이패스한 공기 및 제습로터(120)를 통과한 제습된 공기 중 일부는, 상기 증발기(101)를 통과한 후, 상기 온도조절도어(115)에 의해 상기 온풍통로(P2)상에 배치된 상기 가열기(102)의 타측 영역(102b)을 통과하면서 가열되고, 이후 공기토출모드(페이스모드, 플로어모드, 디프로스트모드, 믹싱모드, 바이레벨모드)에 따라 개방된 공조케이스(110)의 공기토출구를 통해 차실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.
상기 제습로터(120)를 통과한 제습된 공기 중 나머지는, 상기 바이패스통로(130)로 유입되어 상기 증발기(101)를 바이패스하게 되고, 이 후 상기 가열기(102)의 일측 영역(102a)을 통과하면서 가열된다. 계속해서, 상기 바이패스통로(130)를 통과하면서 가열기(102)에 의해 가열된 공기는 상기 전환도어(160)에 의해 개방된 온풍연통공(132)을 통해 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2)로 유입되면서 상기 온풍통로(P2)를 유동하는 온풍과 혼합되어 함께 차실내로 토출되므로 난방 성능을 향상하게 된다.
한편, 상기 최대냉방모드 및 최대난방모드 뿐만 아니라 필요한 모드에서 상기 플랫도어(181)를 작동시켜 상기 바이패스유로(119)를 개방할 수 있으며, 이로인해 풍량 손실을 줄일 수 있다.
100: 공조장치 101: 증발기
102: 가열기 103: 히터코어
110: 공조케이스 111: 공기유입구
112: 디프로스트 벤트 113: 페이스 벤트
114: 플로어 벤트 115: 온도조절도어
116: 모드도어 117: 구획벽
118: 드레인부 119: 바이패스유로
120: 제습로터 121: 제습부
122: 재생부 130: 바이패스통로
131, 141: 격벽 132: 온풍연통공
140: 재생통로 142: 재생연통공
150: 배출통로 160: 전환도어
170: 송풍장치 180: 도어
181: 플랫도어 182: 플랩도어

Claims (7)

  1. 송풍장치(170)와, 상기 송풍장치(170)로부터 송풍된 공기가 유입되도록 일측에 공기유입구(111)가 형성되고 타측에는 공기를 토출하도록 복수개의 공기토출구가 형성되며, 상기 공기유입구(111)와 공기토출구의 사이에는 증발기(101)가 설치되는 냉풍통로(P1) 및 가열기(102)가 설치되는 온풍통로(P2)가 형성된 공조케이스(110)를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스(110)내의 공기유동방향으로 상기 증발기(101) 상류측에는, 상기 공조케이스(110)에 대해 일측 영역은 공조케이스(110)내를 유동하는 공기를 제습하는 제습부(121)로 사용되고, 타측 영역은 상기 제습부(121)에서 흡착된 습기를 건조 재생하는 재생부(122)로 사용되는 제습로터(120)가 설치되고, 상기 공조케이스(110)내의 상기 제습로터(120) 일측에는 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(111)로 유입된 공기가 상기 제습로터(120)를 바이패스하도록 하는 바이패스유로(119) 및 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 도어(180)가 설치되며,
    상기 냉풍통로(P1) 및 온풍통로(P2) 하부의 상기 공조케이스(110)측에는, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과한 공기 중 일부 공기가 상기 냉풍통로(P1) 및 온풍통로(P2)를 바이패스하도록 하는 바이패스통로(130) 및 상기 바이패스통로(130)를 통과한 공기가 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급되도록 하는 재생통로(140)가 형성되며, 상기 가열기(102)는, 상기 바이패스통로(130) 및 온풍통로(P2)를 유동하는 공기를 가열할 수 있도록 일측 영역(102a)은 상기 바이패스통로(130)상에 배치되고 타측 영역(102b)은 상기 온풍통로(P2)상에 배치되도록 설치되어, 상기 제습로터(120)의 제습부(121)를 통과하여 상기 바이패스통로(130)를 통과하는 제습된 공기를 상기 가열기(102)로 가열한 후 상기 제습로터(120)의 재생부(122)로 공급하여 제습로터(120)를 재생하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어(180)는, 상기 공조케이스(110)의 내측에 회전가능하게 설치되는 회전축(181a)과, 상기 회전축(181a)의 외주면에 형성되어 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 플레이트(181b)로 이루어진 플랫도어(flat door)(181)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어(180)는, 일단부가 상기 공조케이스(110)의 내측면에 고정되고 타단부는 상기 제습로터(120)의 상류측 공조케이스(110)내 압력에 따라 탄력적으로 변형되면서 상기 바이패스유로(119)를 개폐하는 플랩도어(flap door)(182)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스통로(130)와 상기 재생통로(140)의 사이에는, 상기 재생통로(140)를 통해 상기 제습로터(120)의 재생부(122)를 통과한 공기를 외부로 배출하도록 배출통로(150)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 증발기(101) 하부의 공조케이스(110)측에는 상기 증발기(101)에서 발생하는 응축수를 외부로 배출하도록 드레인부(118)가 형성되고,
    상기 배출통로(150)의 출구(150b)는 상기 드레인부(118)와 인접하여 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)는 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2) 및 상기 재생통로(140)와 각각 연통하도록 형성되고,
    상기 바이패스통로(130)의 출구(130b)와 인접한 상기 공조케이스(110)측에는 상기 바이패스통로(130)를 통과한 공기를 상기 재생통로(140)측으로 유동시키거나 또는 상기 가열기(102)의 후방측 온풍통로(P2)측으로 유동시키도록 공기의 유동방향을 전환하는 전환도어(160)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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