KR101950748B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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한온시스템 주식회사
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Abstract

도어와 공조케이스의 접촉 시 도어의 접촉 부위가 공조케이스에 흔들림없이 안정되게 밀착 지지되도록 개선된 실링성의 도어의 구조를 갖는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 공조케이스 내부의 공기 통로 또는 공기토출구의 개도를 조절하는 도어를 포함하는 것으로서, 상기 도어는 공조케이스에 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제1 도어와, 상기 제1 도어에 인접하게 배치되고 공조케이스에 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제2 도어 및 제1 회전축 및 제2 회전축의 반대 측인 제1 도어와 제2 도어의 단부를 서로 연결하며 도어가 일방향으로 회전하여 공조케이스와 접촉시 제1 도어가 제2 도어의 단부를 가압하고 도어가 타방향으로 회전하여 공조케이스와 접촉시 제2 도어가 제1 도어의 단부를 가압하게 하는 힘 전달부를 포함한다. 따라서, 작동간 실링성을 증대시켜 에어 리크를 최소화하고 공조 성능을 향상시킬 수 있고, 도어의 흔들림 현상을 줄여 소음을 대폭 완화할 수 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재되어 실내의 온도, 습도, 기류 및 청정도 등의 조건을 사용 목적에 적합한 상태로 유지하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
이러한 공조장치는, 송풍기 유니트, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트의 독립적인 구조에 따라, 3개의 유니트들이 독립적으로 구비되는 쓰리 피스 타입과, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트가 공조케이스에 내장되고 송풍기 유니트가 별도의 유니트로 구비되는 세미 센터 타입과, 그리고 3개의 유니트가 모두 공조케이스에 내장되는 센터마운팅 타입으로 구별된다.
도 1은 종래의 세미 센터 타입의 차량용 공조장치를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기(미도시)와, 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 온도조절도어(15)를 포함하여 이루어진다.
공조케이스(10)의 입구측에는 공기유입구(11)가 형성되고, 출구측에는 각각 모드도어(16,17,18)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c,12d)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 기능을 수행한다. 그리고, 증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)의 내부에 순차로 설치된다. 또한, 온도조절도어(15)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되는 것으로, 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(3)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절한다.
이 경우, 하나의 모드도어(16)는 디프로스트 벤트(12a)의 개도를 조절하는 디프로스트 도어이고, 다른 모드도어(17)는 페이스 벤트(12b)의 개도를 조절하는 페이스 도어이며, 또 다른 모드도어(18)는 플로어벤트(12c,12d)의 개도를 조절하는 플로어 도어이다. 또한, 플로어 벤트(12c,12d)는 앞좌석용 플로어 벤트(12c)와 뒷좌석용 플로어 벤트(12d)로 분리되어 있다. 아울러, 온도조절도어(15) 및 모드도어(16,17,18)는 공조케이스(10)의 외측에 설치된 엑츄에이터(미도시)에 연결되어 회전 작동하게 되면서 냉,온풍유로(P1)(P2)의 개도를 조절하거나 각 벤트(12a~12d)로 향하는 유로의 개도를 조절한다.
이와 같이 구성된 차량용 공조장치(1)는 최대냉방 모드인 경우, 온도조절도어(15)가 냉풍유로(P1)를 개방함과 아울러 온풍유로(P2)를 폐쇄한다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 거치면서 증발기(2)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 냉풍유로(P1)를 통해 믹싱챔버(Mixing Chamber, MC) 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통해 차량 실내로 선태적으로 토출됨으로써 차량 실내의 냉방이 수행된다.
또한, 최대난방 모드인 경우, 온도조절도어(15)는 냉풍유로(P1)를 폐쇄함과 아울러 온풍유로(P2)를 개방하게 된다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 통과한 후 온풍유로(P2)를 통하여 히터코어(3)를 거치면서 히터코어(3)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 믹싱챔버(MC) 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통하여 차량 실내로 선택적으로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.
이와 같은 온도조절도어(15) 및 모드도어(16,17,18)들은 운전자 또는 탑승자가 인스트루먼트 패널의 공조장치 제어용 조작스위치(미도시)를 조작함에 따라, 그 조작스위치에 연동하여 작동되면서 전술한 공조 모드 중 어느 한 모드를 구현하게 된다. 이 경우, 온도조절도어(15) 및 모드도어(16,17,18)가 공조케이스(10) 내부에서 적정 각도로 회전할 수 있도록 공조케이스(10) 상에서 도어의 회전반경을 고려하여 설계가 이루어진다.
도 2는 종래의 온도조절도어를 확대 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 온도조절도어(15)는 일 측에 회전축(22)이 형성되고, 회전축(22)은 암(21)의 회전축과 동축을 이루고 있다. 암(21)은 레버(미도시)에 형성된 슬롯에 핀으로 연결되어, 레버의 회전 구동에 의해 핀이 슬롯에 안내되면서 회전축(22)을 중심으로 회전됨으로써 온도조절도어(15)는 회전축(22)을 중심으로 회전 운동된다. 온도조절도어(15)의 타 측에는 실링을 위한 실링부(15a)가 형성된다.
하지만, 종래의 온도조절도어(15)는 최대 낸방 또는 최대 난방 구간에서 실링부(15a) 측이 공조케이스(10)에 접촉하면서 실링이 이루어지는데, 온도조절도어(15)의 회전축(22)으로부터 실링부(15a)까지의 거리가 멀어서 힘의 전달이 약해짐에 따라 실링성이 떨어지는 문제점이 있었다. 이로 인해, 온도조절도어(15)의 실링부(15a) 부위에서 에어 리크가 발생하여 공조장치의 온도성이 저하되고, 온도조절도어(15)의 흔들림으로 인해 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 도어와 공조케이스의 접촉 시 도어의 접촉 부위가 공조케이스에 흔들림없이 안정되게 밀착 지지되도록 개선된 실링성의 도어의 구조를 갖는 차량용 공조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 공조케이스 내부의 공기 통로 또는 공기토출구의 개도를 조절하는 도어를 포함하는 것으로서, 상기 도어는 공조케이스에 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제1 도어와, 상기 제1 도어에 인접하게 배치되고 공조케이스에 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제2 도어 및 제1 회전축 및 제2 회전축의 반대 측인 제1 도어와 제2 도어의 단부를 서로 연결하며 도어가 일방향으로 회전하여 공조케이스와 접촉시 제1 도어가 제2 도어의 단부를 가압하고 도어가 타방향으로 회전하여 공조케이스와 접촉시 제2 도어가 제1 도어의 단부를 가압하게 하는 힘 전달부를 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 작동간 실링성을 증대시켜 에어 리크를 최소화하고 공조 성능을 향상시킬 수 있고, 도어의 흔들림 현상을 줄여 소음을 대폭 완화할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 세미 센터 타입의 차량용 공조장치를 도시한 것이고,
도 2는 종래의 온도조절도어를 확대 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어가 최대냉방 상태로 회전된 것을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어가 최대난방 상태로 회전된 것을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공조케이스(110)와, 송풍기(미도시)와, 냉각수단 및 가열수단과, 도어를 포함한다. 이 경우, 도어는 공조케이스(110) 내부의 공기 통로 또는 공기토출구의 개도를 조절하는 것으로서, 온도조절도어(200) 또는 모드도어(116) 중 적어도 하나일 수 있다. 본 실시 예에서 도어는 온도조절도어(200)를 대표로 설명하기로 한다.
공조케이스(110)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고, 출구측에는 디프로스트 벤트(112a), 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)를 갖는 공기토출구가 형성된다. 아울러, 공조케이스(110)의 내부에는 공기 통로가 형성된다. 송풍기는 공기유입구(111)에 연결되어 내기 또는 외기를 공조케이스(110)의 내부로 송풍하는 기능을 수행한다. 아울러, 냉각수단 및 가열수단은 공조케이스(110)의 내부에 순차로 설치된다. 이 경우, 냉각수단은 증발기(102)로 구성되며, 가열수단은 히터코어(103)로 구성된다.
온도조절도어(200)는 증발기(102)와 히터코어(103)의 사이에 설치되어, 히터코어(103)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(103)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절하는 기능을 수행한다. 또한, 모드도어(116)는 공기토출구의 개도를 조절한다. 즉, 모드도어(116)는 디프로스트 벤트(112a), 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)의 개도를 조절한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어가 최대냉방 상태로 회전된 것을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도조절도어가 최대난방 상태로 회전된 것을 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 온도조절도어(200)는 제1 도어(210)와, 제2 도어(220) 및 힘 전달부를 포함한다.
제1 도어(210)는 판 형상으로 이루어지며, 일 측에는 제1 회전축(211)이 형성된다. 제1 도어(210)는 공조케이스(110)에 제1 회전축(211)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 제2 도어(220)는 판 형상으로 이루어지고, 제1 도어(210)에 인접하게 배치되며, 일 측에 제2 회전축(221)이 형성된다. 제2 도어(220)는 공조케이스(110)에 제2 회전축(221)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 제1 회전축(211)은 제2 회전축(221)으로부터 소정 거리 이격되어, 제1 도어(210)와 제2 도어(220)는 각각 제1 회전축(211)와 제2 회전축(221)을 중심으로 각각 회전된다.
힘 전달부는 제1 회전축(211) 및 제2 회전축(221)의 반대 측인 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부를 서로 연결한다. 이 경우, 온도조절도어(200)가 일방향으로 회전하여 공조케이스(110)와 접촉시, 제1 도어(210)는 제2 도어(220)의 단부를 가압한다. 또한, 온도조절도어(200)가 타방향으로 회전하여 공조케이스(110)와 접촉시, 제2 도어(220)는 제1 도어(210)의 단부를 가압한다.
상기 힘 전달부는 러버(240) 및 골격부재(230)로 구성된다. 러버(240)는 플렉시블한 고무 재질로 이루어질 수 있으며, 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부 사이를 연결한다. 골격부재(230)는 러버(240)에 내장되어, 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부 사이에 힘을 전달하는 기능을 한다. 즉, 골격부재(230)는 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 사이를 연결하되, 러버(240)가 골격부재(230) 및 제1,2도어(210)(220)의 단부측 연결부위를 감싸도록 형성된다.
도 5를 참조하면, 최대 냉방 구간에서 제2 도어(220)가 공조케이스(110)에 접촉하여 실링을 수행하는 경우, 제2 도어(220)는 제2 회전축(221)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하려는 힘을 받아 제2 도어(220)의 단부 측에서 실링을 유지하려고 한다. 이와 동시에, 제1 도어(210)도 제1 회전축(211)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하려는 힘을 받고, 이 회전력은 골격부재(230) 및 러버(240)를 통해 제2 도어(220)의 단부측에 전달된다.
아울러 도 6을 참조하면, 최대 난방 구간에서 제1 도어(210)가 공조케이스(110)에 접촉하여 실링을 수행하는 경우, 제1 도어(210)는 제1 회전축(211)을 중심으로 시계 방향으로 회전하려는 힘을 받아 제1 도어(210)의 단부 측에서 실링을 유지하려고 한다. 이와 동시에, 제2 도어(220)도 제2 회전축(221)을 중심으로 시계 방향으로 회전하려는 힘을 받고, 이 회전력은 골격부재(230) 및 러버(240)를 통해 제1 도어(210)의 단부측에 전달된다.
이로 인해, 제1 도어(210) 및 제2 도어(220)의 상호 보완을 통해, 작동간 실링성을 증대시킬 수 있고 도어의 흔들림 현상을 줄여 소음을 대폭 완화할 수 있게 된다.
또한, 제1 도어(210)와 제2 도어(220)는 나란한 상태로 서로 마주보게 배치되고, 힘 전달부는 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부를 연결하여 온도조절도어(200)의 형상이 "ㄷ"자 형상으로 이루어진다. 이러한 구성을 통해, 비교적 간단한 구조를 통해, 제1 도어(210), 제2 도어(220) 및 힘 전달부가 하나의 도어 모듈을 이루어 도어의 회전축으로부터 단부측 실링 부위까지 거리가 멀어도, 동일한 도어의 회전력 조건에서 높은 실링성 및 안정된 접촉 성능을 확보할 수 있고, 이로 인해 도어의 떨림 현상을 방지할 수 있다.
아울러, 온도조절도어(200)의 일방향 회전 시, 제1 도어(210)의 단부와 힘 전달부가 이루는 각도(a)는 둔각이고 제2 도어(220)와 힘 전달부가 이루는 각도(b)는 예각을 이룬다. 또한, 온도조절도어(200)의 타방향 회전 시 제1 도어(210)의 단부와 힘 전달부가 이루는 각도(a)는 예각이고 제2 도어(220)와 힘 전달부가 이루는 각도(b)는 둔각으로 형성된다. 따라서, 제1 도어(210)와 제2 도어(220)가 효과적으로 상호 가압을 통한 힘 전달을 수행할 수 있다.
또한, 차량용 공조장치(100)는 제1 암(212)과 제2 암(222)을 구비할 수 있다. 제1 암(212)은 제1 도어(210)의 제1 회전축(211)과 동축 상에서 회전되며, 제2 암(222)은 제2 도어(220)의 제2 회전축(221)과 동축 상에서 회전된다. 상기 제1 암(212)과 제2 암(222)은 단일의 레버(미도시)에 의해 회전 구동될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 비교적 간단한 구조로 제1 도어(210) 및 제2 도어(220)의 회전 구동을 구현할 수 있으며, 하나의 레버로 두 개의 도어를 연동 조작함에 따라 부품수를 줄일 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 차량용 공조장치
110 : 공조케이스 111 : 공기유입구
112a : 디프로스트 벤트 112b : 페이스 벤트
112c : 플로어 벤트 102 : 증발기
103 : 히터코어 200 : 온도조절도어
210 : 제1 도어 211 : 제1 회전축
212 : 제1 암 220 : 제2 도어
221 : 제2 회전축 222 : 제2 암
230 : 골격부재 240 : 러버

Claims (5)

  1. 입구측에 공기유입구(111)가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기 통로 또는 공기토출구의 개도를 조절하는 도어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 도어는:
    상기 공조케이스(110)에 제1 회전축(211)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제1 도어(210); 상기 제1 도어(210)에 인접하게 배치되고, 상기 공조케이스(110)에 제2 회전축(221)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 판상의 제2 도어(220); 및 상기 제1 회전축(211) 및 제2 회전축(221)의 반대 측인 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부를 서로 연결하며, 상기 도어가 일방향으로 회전하여 공조케이스(110)와 접촉시 제1 도어(210)가 제2 도어(220)의 단부를 가압하고 상기 도어가 타방향으로 회전하여 공조케이스(110)와 접촉시 제2 도어(220)가 제1 도어(210)의 단부를 가압하게 하는 힘 전달부를 포함하며,
    상기 힘 전달부는:
    상기 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부 사이를 연결하는 플렉시블한 재질의 러버(240); 및
    상기 러버(240)에 내장되어 상기 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부 사이에 힘을 전달하는 골격부재(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도어(210)와 제2 도어(220)는 나란한 상태로 서로 마주보게 배치되고, 상기 힘 전달부는 제1 도어(210)와 제2 도어(220)의 단부를 연결하여 상기 도어의 형상이 "ㄷ"자 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 도어의 일방향 회전 시 제1 도어(210)의 단부와 힘 전달부가 이루는 각도(a)는 둔각이고 제2 도어(220)와 힘 전달부가 이루는 각도(b)는 예각이며, 상기 도어의 타방향 회전 시 제1 도어(210)의 단부와 힘 전달부가 이루는 각도(a)는 예각이고 제2 도어(220)와 힘 전달부가 이루는 각도(b)는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도어(210)의 제1 회전축(211)과 동축 상에서 회전되는 제1 암(212)과, 상기 제2 도어(220)의 제2 회전축(221)과 동축 상에서 회전되는 제2 암(222)을 구비하고, 상기 제1 암(212)과 제2 암(222)은 단일의 레버에 의해 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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