KR102056122B1

KR102056122B1 - 자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리

Info

Publication number: KR102056122B1
Application number: KR1020150075110A
Authority: KR
Inventors: 스타우스베르크 요하네스; 카펠만 크리스토프; 핸드베르크 데틀레프; 두카 이브지; 피에츠 마이클
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2019-12-17
Also published as: DE102015107658B4; US9914433B2; KR20150137032A; KR102056123B1; US20150343995A1; KR20170101854A; DE102015107658A1

Abstract

본 발명은 자동차 공조 시스템(1)용 공기 분배 어셈블리에 관한 것이다. 상기 공조 시스템(1)은 공기의 이송, 냉각 및 가열을 위한 수단들로 형성되어 있고 하우징(2)을 가지며, 이러한 하우징(2)은 혼합 챔버(8)로 이어지는 하나 이상의 유동 경로(6, 7); 앞유리측 송풍구(3a); 및 대시보드 내에 있는 하나 이상의 송풍구(3c); 그리고 그와 관련된 에어 플랩(10, 12)들; 상기 혼합 챔버(8)로 이어지는 유동 경로(6, 7)와 상기 혼합 챔버(8)를 우회하는 바이패스로서 형성되어 있고 그리고 상기 대시보드 내 송풍구(3c)로 연장되는 유동 경로(16); 그리고 상기 혼합 챔버(8)에서부터 상기 앞유리측 송풍구(3a)로 연장되는, 넓은 범위로 밀폐된 벽을 갖는 유동 채널(19)을 포함한다. 상기 유동 경로(16) 및 유동 채널(19)을 통과하는 부분 공기 질량 흐름이 상기 유동 채널(19)의 벽에 의해 서로 분리되도록, 상기 유동 채널(19)이 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)를 가로 질러 연장되는 방식으로 배치되어 있다. 상기 유동 채널(19)은 일체로 형성되어 있다. 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)는 적어도 2개의 부분으로 상기 유동 채널(19) 둘레에 배치되어 있다.

Description

자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리 {AIR DISTRIBUTION ASSEMBLY FOR AN AIR-CONDITIONING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차 공조 시스템(air-conditioning system)용 공기 분배 어셈블리에 관한 것이다. 상기 공조 시스템은 공기의 이송, 냉각 및 가열을 위한 수단들과 하우징으로 형성되어 있다. 상기 하우징은 혼합 챔버(mixing chamber)로 이어지는 하나 이상의 유동 경로(flow path); 앞유리측 송풍구; 및 대시보드 내에 있는 하나 이상의 송풍구; 그리고 그와 관련된 에어 플랩(air flap)들; 상기 혼합 챔버로 이어지는 유동 경로와 상기 혼합 챔버를 우회하는 바이패스(bypass)로서 형성되어 있고 그리고 상기 대시보드 내 송풍구로 연장되는 유동 경로; 그리고 상기 혼합 챔버로부터 상기 앞유리측 송풍구로 연장되는, 넓은 범위로 밀폐된 벽을 갖는 유동 채널(flow channel)을 포함한다.

자동차의 경우 기술적 구성 부품들의 수 증가로 인해, 구성 부품들의 배치를 통해 원하는 기능성이 전반적으로 보장될 수 있도록 전체 설치 크기와 관련한 최적화가 요구된다. 이러한 이유로, 혼합 챔버들, 유동 안내 장치들 및 와류 장치들 형태로 된 고정식 공조 시스템들에서 알려진 바와 같은 용적이 큰 공기 컨디셔닝 부품들 역시 자동차에서는 가용 공간이 적음으로 인해 사용이 가능하지 않다. 공급된 공기 질량 흐름을 컨디셔닝하고, 경우에 따라 분배하며, 그리고 개별 공기 질량 흐름들을 차량의 상이한 영역들로 안내하는 자동차 공조 시스템의 추가 요건에는 위치 및 기능에 따라 공조 시스템의 상이한 송풍구들에 상이하게 온도 조절된 공기 질량 흐름을 공급하는 것이 있다. 이 경우 공급된 공기 질량 흐름은 상이한 열교환기를 통과하고, 그 결과 공기가 냉각 및 제습 처리되고, 그리고 필요할 경우 상기 공기가 차실로 안내되기 전에 다시 서서히 가열(heating-up)된다. 이때 공기는 예를 들면 레그룸으로 송풍되고 그리고 대시보드 내에 있는 개구들을 통해서 차실로 송풍되며, 그 외에도 공기는 앞유리 흐림 방지(anti-fog)를 위해 또는 결빙을 녹여서 제거하기 위해 상기 앞유리측 송풍구들을 통해서 앞유리로 직접 안내된다. 공기 조절식으로 형성된 동류의 공조 시스템들에서는 차실에 공급될 공기 질량 흐름이 온도 플랩으로도 표기되는 하나 이상의 플랩에 의해 2개의 부분 공기 질량 흐름으로 분배된다. 필요한 공기 유동 온도는 상기 온도 플랩들 그리고 상이한 제어 기구(control mechanism)들에 의해 조절된다. 이러한 경우 상기 2개의 부분 질량 흐름 중 하나의 부분 공기 질량 흐름은 가열 열교환기를 통과하여 가열된다. 동시에 냉풍으로서 제 2 부분 공기 질량 흐름은 상기 가열 열교환기 옆을 지나간다. 후속해서 상이하게 온도 조절된 2개의 부분 공기 질량 흐름은 필요한 목표 온도에 도달하기 위해 혼합된다.

또한, 자동차 공조 시스템에서는 컨디셔닝될 공기의 유동 방향으로, 증발기로서 작동되는 열교환기를 거친 제 3 부분 질량 흐름을 냉각 및 가습 처리하는 것이 필요할 수 있는데, 다시 말해 냉풍을 분기하고 혼합 챔버 옆을 지나 곧 바로 송풍구들, 특히 대시보드 내 송풍구들로 안내하는 것이 필요할 수 있다. 이 경우 냉풍으로서 제 3 부분 질량 흐름은 냉풍으로 대시보드 내 송풍구들의 송풍 온도를 규정된 바대로 냉각하기 위한 또 다른 추가 유동 경로로서 냉풍 바이패스를 관류한다. 따라서 차실 내, 특히 대시보드와 레그룸 송풍구들의 상대적으로 더 큰 온도 층화가 달성된다. 레그룸, 대시보드 그리고 앞유리측 환기구와 같은 상이한 송풍구들에서 배출되는 공기 질량 흐름들의 서로 상이한 온도들은 온도 층화로서 표시된다. 냉풍 바이패스가 공조 시스템의 혼합 챔버 위쪽에 형성된 경우, 이러한 냉풍 바이패스는 앞유리 송풍구로 연장되는 유동 경로 둘레에 배치될 수 있다. 냉풍을 대시보드 내 송풍구들로 균일하게 분배하기 위해, 종래의 공조 시스템들의 경우 앞유리측 송풍구가 좌측 및 우측 송풍구로 2개의 부분으로 형성되어 있다. 대시보드 내 송풍구들로 냉풍을 적합하게 분할하기 위해, 이러한 냉풍은 앞유리측 2개의 송풍구들로뿐만 아니라 상기 앞유리측 2개의 송풍구로 가이드되는 2개의 유동 채널로도 안내될 수 있다.

종래 기술에 공지된 시스템들은, 앞유리측 제 2 송풍구 및 그와 관련된 에어 플랩들 그리고 공조 시스템 내 연결을 위한 부품들과 같은 모든 추가 공간을 필요로 하고, 비용과 더불어 조립 시 추가적인 복잡성 및 그에 상응하는 정비 복잡성을 야기하는 장치상 매우 복잡한 추가 부재들을 갖는다. 추가 에어 플랩들 그리고 이러한 에어 플랩들과 관련된 구동 장치 또한 구조상 매우 복잡한 공기 질량 흐름 제어용 수단들로 인한 추가 비용을 요구한다. 또한, 추가 삽입물들은 유동 채널들을 제한하고 좁게 만들며 그리고 공기 유동의 압력 손실을 증가시키는데, 이러한 상황은 또 한편으로는 전력 수요와 더불어 에너지 소비를 증가시키고, 공조 시스템과 더불어 자동차 전체에서 효율을 감소시킨다. 그 외에 상기 추가 삽입물들은 뚜렷한 유동 손실 외에 심각한 유동 소음도 야기한다.

본 발명의 과제는 한편으로는 시스템의 소요 공간을 줄이고, 그리고 다른 한편으로는 제조 비용 그리고 재료, 조립 및 정비 복잡성을 감소시키기 위해 최소한의 필요 부품의 수를 갖는 단순한 구조의 자동차 공조 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 이 경우에는 시스템을 통과하는 공기 질량 흐름의 압력 손실 및 적어도 동일한 공기 출력에서 시스템의 에너지 소비를 최소화하여 공조 시스템의 효율이 상승될 수 있어야 한다. 또한, 발생하는 유동 소음이 감소될 수 있어야 한다.

상기 과제는 독립항의 특징들을 갖는 대상에 의해 해결된다. 개선예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.

상기 과제는 본 발명에 따른 자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리에 의해 해결된다. 상기 공조 시스템은 공기의 이송, 냉각 및 가열을 위한 수단들과 하우징으로 형성되어 있다. 상기 하우징은 혼합 챔버로 이어지도록 형성된 하나 이상의 유동 경로 및 앞유리측 송풍구 및 대시보드 내에 있는 하나 이상의 송풍구 그리고 그와 관련된 에어 플랩들을 포함한다. 또한, 상기 하우징은 상기 혼합 챔버로 이어지도록 형성된 유동 경로와 상기 혼합 챔버를 우회하는 바이패스로서 형성되어 있고 그리고 상기 대시보드 내 송풍구로 연장되는 유동 경로 그리고 상기 혼합 챔버로부터 상기 앞유리측 송풍구로 연장되는 유동 채널을 포함한다. 넓은 범위로 밀폐된 벽을 갖는 상기 유동 채널은, 상기 유동 경로 및 유동 채널을 통과하는 부분 공기 질량 흐름이 상기 유동 채널의 벽에 의해 서로 분리되도록, 상기 바이패스로 형성된 유동 경로를 가로 질러 연장되는 방식으로 배치되어 있다.

본 발명의 콘셉트에 따르면, 유동 채널은 일체로(one-piece) 형성되어 있고, 그리고 상기 바이패스로 형성된 유동 경로는 적어도 2개의 부분으로 상기 유동 채널 둘레에 배치되어 있다.

본 발명의 한 바람직한 형성예에 따르면, 유동 경로의 벽은 난형(oval), 특히 타원형(elliptical) 횡단면을 갖는다. 대안적인 형성예에 따르면, 유동 채널도 마찬가지로 원형 횡단면을 가질 수 있다. 이 경우 횡단면 형성과 관련한 사항은 혼합 챔버로부터 앞유리측 송풍구로 안내되는 공기의 유동 방향 그리고 그와 더불어 혼합 챔버로부터 앞유리측 송풍구로 안내되는 부분 공기 질량 흐름의 유동 횡단면과 관련이 있다. 유동 채널은 또한 외측에서 벽 두께가 대체로 일정한 경우 난형, 특히 타원형 또는 원형 형태를 갖는다.

본 발명의 한 개선예에 따르면, 앞유리측 송풍구는 일체로 형성되어 있다. 일체로 형성된 앞유리측 송풍구는 바람직하게 단 하나의 개별 에어 플랩에 의해 폐쇄 및 개방될 수 있으며, 상기 에어 플랩은 개별적인 구동 장치에 의해서만 구동된다.

본 발명의 한 바람직한 형성예에 따르면, 유동 경로 내부에서, 유동 채널의 벽 둘레에, 상기 부분 공기 질량 흐름을 목표한 바대로 안내하기 위한 공기 안내 부재(air-guiding element)들이 형성되어 있다. 상기 공기 안내 부재들의 형성에 의해, 부분 공기 질량 흐름은 유동 채널에 따른 공기 유동 방향으로 유동 경로의 유동 횡단면에 걸쳐 균일하게 분배된다.

유동 경로를 통과하는 부분 공기 질량 흐름의 제 1 부분이 유동 채널의 벽과 공기 안내 부재 사이에서 관류하고 그리고 유동 경로를 통과하는 부분 공기 질량 흐름의 제 2 부분이 공기 안내 부재와 하우징 사이에서 관류하도록, 상기 공기 안내 부재들은 유동 채널의 벽에 대해 이격되어 배치되어 있다.

본 발명의 바람직한 한 추가 형성예에서, 유동 경로는 유동 채널의 벽의 외면과 하우징의 벽의 내면에 의해 경계가 정해지는 방식으로 형성되어 있다. 이 경우 하우징은 유동 경로 영역에서 상기 하우징의 벽 내에 형성된 개구를 폐쇄하기 위한 하나 이상의 폐쇄 부재를 갖는다. 상기 폐쇄 부재는 바람직하게 하우징과 나사로 결합되고/되거나 핀으로 고정되는 방식으로 연결된다. 상기 폐쇄 부재는 대안적으로 공조 시스템의 에어 플랩들의 운동학(kinematic) 고정 장치 내에 통합되는 방식으로 형성될 수 있다.

본 발명의 한 개선예에 따르면, 공기 안내 부재가 폐쇄 부재에 통합되는 방식으로 배치되어 있고, 그 결과 상기 공기 안내 부재와 폐쇄 부재가 일체형으로 형성되어 있다. 동시에 하우징 내부에서 유동 경로 영역에 존재하는 개구가 폐쇄될 경우, 공기 안내 부재가 유동 경로 내로 삽입된다. 이러한 경우 공기 안내 부재의 형태는 임의로 변경될 수 있고, 그리고 하우징의 변경 없이 유동 경로의 유동 횡단면에 적합하게 조정될 수 있다.

본 발명의 한 바람직한 형성예에 따르면, 하우징은 각각 혼합 챔버로 이어지는 하나 이상의 제 1 유동 경로 및 제 2 유동 경로로 형성되어 있다. 이 경우 상기 제 1 유동 경로를 통과하는 공기 질량 흐름은 제 1 온도를 갖고, 그리고 상기 제 2 유동 경로를 통과하는 공기 질량 흐름은 제 2 온도를 갖는다.

하우징은 바람직하게 하나 이상의 레그룸측 송풍구 그리고 그와 관련된 하나 이상의 에어 플랩을 갖는다. 또한, 혼합 챔버는 유체 공학상 바람직하게 상기 앞유리측 송풍구, 레그룸측 송풍구 그리고 대시보드 내 송풍구와 연결되어 있다.

본 발명의 바람직한 한 추가 형성에에 따르면, 하우징 내부에 에어 플랩 및 온도 플랩들이 형성되어 있다. 이 경우 하우징 내로 이송되는 공기 질량 흐름은 바이패스로 형성된 유동 경로에 할당된 에어 플랩 및 온도 플랩들에 의해 상기 바이패스로 형성된 유동 경로와 상기 혼합 챔버로 이어지도록 형성된 하나 이상의 유동 경로를 통과하는 부분 질량 흐름들로 분할될 수 있다.

요약하자면, 본 발명에 따른 자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리는 하기의 다양한 장점을 갖는다:

- 바이패스로서 형성된 유동 경로를 통과하는 부분 공기 질량 흐름, 특히 냉풍이 전체 유동 횡단면에 걸쳐 그리고 그와 더불어 대시보드 내 송풍구들로 균일하게 분할됨,

- 특히 대시보드 내 송풍구들로 안내되는 부분 공기 질량 흐름의 외측 순환 및 앞유리측 송풍구로 안내되는 부분 공기 질량 흐름의 내측 관류에 최적인 유동 채널의 유체 공학적 형태,

- 일체로 형성된 유동 채널의 형성이 공기 출력과 관련한 단점 없이, 에어 플랩 및 그와 관련된 구동 장치를 갖는 앞유리측 송풍구의 일체형 형성을 가능하게 하고 재료와 관련한 추가 복잡성을 감소시킴,

- 최소 부품 수에 의한 단순한 구조,

- 공기 출력이 일정하거나 향상되기 때문에 소음 발생 및 압력 손실 최소화가 공조 시스템의 효율을 상승시킴,

- 소요 공간의 최소화,

- 제조 비용의 최소화 그리고 재료, 조립 및 정비 복잡성 최소화, 그리고

- 공조 시스템 조립 시 시간 절약.

본 발명의 형성예들의 추가적인 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면들을 참고로 인용하는 실시예들의 후속 설명에 제시된다.

도 1은 송풍구들 및 관련 에어 플랩들 그리고 냉풍 바이패스를 측면도로 도시하고,
도 2a는 2개의 부분으로 형성된, 종래 기술의 앞유리측 송풍구를 사시도로 도시하며,
도 2b는 2개의 부분으로 형성된, 종래 기술의 앞유리측 송풍구를 평면도로 도시하고,
도 3은 일체로 형성된 앞유리측 송풍구를 평면도로 도시하며, 그리고
도 4는 냉풍 바이패스가 단면도로 도시된, 일체로 형성된 앞유리측 송풍구를 평면도로 도시한다.

도 1에는 송풍구(3a, 3a', 3b, 3c)들 및 그와 관련된 에어 플랩(10, 10', 11, 12)들 그리고 냉풍 바이패스(16, 16')를 포함하는 하우징(2, 2')을 갖는 자동차 공조 시스템(1, 1')이 측면도로 도시되어 있다. 상기 공조 시스템(1, 1')은 유동 방향(13)으로, 증발기(4) 및 가열 열교환기(5)를 갖는 상기 공조 시스템(1, 1')의 하우징(2, 2')을 통해 공기를 흡입하고 이송하기 위한 도면에는 도시되지 않은 팬을 갖는다. 하우징(2, 2')은 상기 3개의 송풍구(3a, 3a', 3b, 3c) 외에도 혼합 챔버(8)를 포함한다.

상기와 같은 팬에 의해 흡입된 다음 유동 방향(13)으로, 증발기(4) 쪽으로 안내되는 공기 질량 흐름은 전량 또는 비례 배분적으로 상기 증발기(4)의 열교환 면적을 통과하고, 후속해서 3개의 유동 경로(6, 7, 16, 16')로 분할된다. 공기 질량 흐름은 비례 배분적으로, 도면에 도시되지 않은 바이패스에 의해 증발기(4)를 우회하여 안내될 수 있다. 냉풍 경로(6)로도 표기되는 제 1 유동 경로(6)는 부분 공기 질량 흐름으로서 증발기(4)에서 냉각 및/또는 제습 처리된 공기를 가열 열교환기(5)를 우회하여 안내한다. 이 경우 제 1 유동 경로(6)는 공조 시스템(1, 1')의 세로 방향(y)으로 가열 열교환기(5) 위쪽에 배치되어 있고, 상기 가열 열교환기는 제 2 유동 경로(7) 내에 형성되어 있다. 제 2 유동 경로(7)를 통과하는 부분 공기 질량 흐름은 전량 가열 열교환기(5)의 열교환 면적을 통해 안내되어 가열된다. 유동 경로(6, 7)들은 각각 혼합 챔버(8)로 이어진다. 유동 경로(6, 7)들로 분할된 부분 공기 질량 흐름들은 다시 혼합 챔버(8)에 모이고, 그리고 컨디셔닝된 공기가 개별 송풍기(3a, 3a', 3b, 3c)들을 통해 차실에 공급되기 전에 혼합된다.

유동 경로(16, 16')는 공기 질량 흐름으로서 증발기(4)에서 냉각 및/또는 제습 처리된 냉풍이 가열 열교환기(5) 및 냉풍 경로(6) 그리고 혼합 챔버(8)를 돌아서 곧 바로 대시보드 내 송풍구(3c)로 흐르도록 한다. 냉풍으로서 부분 질량 흐름은 유동 경로(16, 16') 내에 배치된 에어 플랩(17)을 통해서 제어된다. 유동 경로(16, 16')는 냉풍 바이패스(16, 16')로도 표기된다. 증발기(4)를 통과하는 공기 질량 흐름은 에어 플랩(17) 및 온도 플랩(9a, 9b)들에 의해 냉풍 바이패스(16, 16') 및 유동 경로(6, 7)들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들로 분할된다. 온도 플랩(9a, 9b)들과 에어 플랩(17)의 포지션(position)을 이용하여, 유동 경로(6, 7, 16, 16')들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들, 즉 공조 시스템(1, 1')을 통해 안내되는 전체 공기 질량 흐름의 부분 그리고 그와 더불어 송풍구(3a, 3a', 3b, 3c)들에서 배출되는 공기의 온도가 제어될 수 있다. 온도 플랩(9a)은 냉풍 경로(6)를 개방하고 폐쇄하기 위해 사용되고, 반면에 온도 플랩(9b)은 온풍 경로(7)를 개방하고 폐쇄하기 위해 제공되었다.

앞유리측 송풍구(3a, 3a'), 레그룸측 송풍구(3b) 및 대시보드측 송풍구(3c)는 에어 플랩(10, 10', 11, 12)들에 의해 폐쇄 또는 개방될 수 있다. 송풍구(3c)는 승객측 또는 운전자측 유출구로도 표기되는데, 그 이유는 상기 송풍구(3c)를 통과하는 공기 질량 흐름이 승객에게 직접 송풍될 수 있기 때문이다. 가로 방향(x)으로 그리고 세로 방향(y)으로 펼쳐진 평면에 의해 주어지는 횡단면으로 볼 때, 평면으로 형성된 온도 플랩(9a, 9b)들 및 에어 플랩(10, 10', 11, 12, 17)들은 각각 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지가 되어 있고 깊이 방향(z)으로 연장된다.

도 1에 도시된, 적어도 부분적으로 개방된 온도 플랩(9a, 9b)들 및 개방된 에어 플랩(17)의 어셈블리에서는, 공기 질량 흐름이 유동 경로(6, 7, 16, 16')들로 분할된다. 유동 방향(15)으로, 냉풍 경로(6)를 통과하는 제 1 부분 공기 질량 흐름 및 유동 방향(14)으로, 온풍 경로(7)를 통과하는 제 2 부분 공기 질량 흐름은 혼합 챔버(8)에서 혼합된다. 이어서 혼합된 공기 질량 흐름은 송풍구(3a, 3a', 3b, 3c)들을 통해 차실로 안내될 수 있다. 송풍구(3a, 3a')를 통과하는 부분 공기 질량 흐름은 유동 채널(19, 19')에 의해 냉풍 바이패스(16, 16')를 통하여 안내된다. 유동 방향(18, 18')으로 냉풍 바이패스(16, 16')를 통하여 안내되는 제 3 부분 공기 질량 흐름은 유동 경로(6, 7)들과 혼합 챔버(8) 옆을 지나 곧 바로 송풍구(3c)를 통해 차실로 안내된다. 이 경우 냉풍 바이패스(16, 16')와 유동 채널(19, 19')을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들이 혼합됨 없이, 상기 냉풍 바이패스(16, 16')를 통과하는 부분 공기 질량 흐름은 외측에서, 혼합 챔버(8)로부터 앞유리 송풍구(3a, 3a')로 연장되는 유동 채널(19, 19')을 돌아서 흐른다.

따라서 증발기(4)의 열교환 면적 과류(overflow) 시 냉각 및/또는 제습 처리되는 냉풍은 유동 방향(15)으로 냉풍 경로(6) 및 이어서 유동 채널(19, 19')를 통과하는 제 1 부분 공기 질량 흐름으로서 앞유리측 송풍구(3a, 3a')로 안내될 수 있을 뿐만 아니라 유동 방향(18, 18')으로 냉풍 바이패스(16, 16')를 통과하는 제 3 부분 공기 질량 흐름으로서 상기 앞유리측 송풍구(3a, 3a')로 안내되는 유동 채널(19, 19')을 돌아서 대시보드 내 통풍구(3c)로도 안내될 수 있다.

증발기(4)에서 냉각된 다음 곧 바로 냉풍 바이패스(16, 16')를 통해 대시보드 내 송풍구(3c)로 흐르는 냉풍은 상기 대시보드 내 송풍구(3c) 영역의 공기 온도를 낮추기 위해 사용되며, 이는 대시보드 내 송풍구(3c)와 특히 레그룸 내 송풍구(3b)의 온도 차이를 높이고 온도 층화를 뚜렷하게 한다.

도 2a 및 도 2b에는 각각 2개의 부분으로 형성된 앞유리측 송풍구(3a')를 갖는 종래 기술의 자동차 공조 시스템(1')이 도시되어 있으며, 이때 도 2a는 사시도로 그리고 도 2b는 평면도로 도시되어 있다.

냉각 및 제습 처리되는 공기, 즉 냉풍으로서, 컨디셔닝될 공기의 유동 방향(13, 18')으로 증발기(4)로서 작동되는 열교환기를 거친 후 분기되는 제 3 부분 공기 질량 흐름은 유동 방향(18')으로 한편으로는 혼합 챔버(8)를 우회하여 그리고 다른 한편으로는 유동 채널(19')들과 더불어 앞유리측 송풍구(3a')들 옆을 지나 곧 바로 대시보드 내 송풍구(3c)들로 안내된다. 이 경우 냉풍 부분 공기 질량 흐름은, 냉풍으로 대시보드 내 송풍구(3c)의 송풍 온도를 규정된 레벨로 냉각하기 위하여 에어 플랩(17)에 의해 폐쇄 및 개방 가능한 냉풍 바이패스(16')를 관류한다. 냉풍 바이패스(16')가 수직 방향(y)으로 공조 시스템(1')의 혼합 챔버(8) 위쪽에 형성된 경우, 상기 냉풍 바이패스(16')는 앞유리 송풍구(3a')들로 연장되는 유동 채널(19')들 우회하는 방식으로 형성된다. 냉풍을 대시보드 내 송풍구(3c)들로 균일하게 분배하기 위하여, 종래의 공조 시스템(1')들의 경우 앞유리측 송풍구(3a')가 좌측 및 우측 배출구로 2개의 부분으로 형성되어 있다. 대시보드 내 송풍구(3c)들로 냉풍이 적합하게 분배되도록 하기 위해서, 이러한 냉풍은 앞유리측 송풍구(3a')들로 안내되는 2개의 유동 채널(19)을 돌아 안내된다. 그 결과 냉풍 바이패스(16')를 관류하는 냉풍 부분 공기 질량 흐름의 제 1 부분은 외부에서 혼합 챔버(8)로부터 앞유리 송풍구(3a')들로 연장되는 유동 채널(19')들을 돌아 흐르는 반면, 냉풍 바이패스(16')를 관류하는 냉풍 부분 공기 질량 흐름의 제 2 부분은 서로 이격되어 배치된 유동 채널(19')들 사이를 관통한다. 이 경우 냉풍 바이패스(16')를 관류하는 냉풍의 부분 공기 질량 흐름은 대시보드 내 송풍구(3c)들로 균일하게 분배된다. 각각 앞유리 송풍구(3a')들로 안내되는 2개의 유동 채널(19')은 대체로 직사각형 유동 횡단면을 갖는다. 서로 이격되어 배치된 유동 채널(19')들 사이에 형성된 간극(gap)은 냉풍 바이패스(16')의 한 영역으로서 사용된다. 냉풍이 상기 직사각형의 그리고 그와 더불어 모서리가 있는 유동 채널(19')들을 순환하는 경우 원치 않은 유동 소음 및 압력 손실이 야기된다.

유동 채널(19')들은 각각 송풍구(3a')들 근처에 송풍구(3a')들을 개방 및 폐쇄하기 위한 에어 플랩(10')을 갖고, 상기 송풍구들은 공동의 또는 분리된 구동 장치에 의해 구동될 수 있다. 유동 채널(19')이 2개 이상으로 형성됨으로 인하여, 공조 시스템(1')은 많은 소요 공간을 필요로 하고 그리고 송풍구(3a')들을 제어하기 위한 부품 수를 증가되는데, 이러한 사실은 재차 구조, 조립 및 정비 복잡성을 높이고, 그와 동시에 또한 비용도 야기한다.

도 3 및 도 4에는 일체로 형성된 앞유리측 송풍구(3a)를 갖는 자동차 공조 시스템(1)이 각각 평면도로 도시되어 있으며, 이때 도 3은 조립된 상태로 그리고 도 4는 냉풍 바이패스(16)가 단면도로 도시되어 있다.

앞유리측 송풍구(3a)가 일체로 형성된 경우, 부분 공기 질량 흐름으로서, 컨디셔닝될 공기의 유동 방향(13, 18)으로, 증발기(4)로서 작동되는 열교환기를 거친 후 분기되고 제습 처리되는 냉풍은 송풍구(3a)의 유동 채널(19)을 돌아 흐른다. 이 경우 하우징(2) 내에 통합되는 방식으로 형성된 유동 채널(19)은 일체로 형성되어 있고, 송풍구(3a)로 안내되는 공기에 대하여 난형, 특히 타원형 유동 횡단면을 갖는다. 상기와 같은 타원형 형상은 특수한 밀폐 난형 만곡부이다. 일체로 형성된 유동 채널(19)은 이러한 유동 채널(19)이 단 하나의 경로를 갖고, 그리고 서로 이격되어 배치된 2개의 유동 채널(19')로 인해 결과적으로 2개의 분리된 경로로 형성된 2a 및 도 2b에 따른 종래 기술과 같지 않다. 송풍구(3a)로 안내되는 공기의 난형 유동 횡단면은 대체로 일정한 유동 채널(19)의 벽 두께에서 최대로 발생 가능한 단면적 외에 또한 냉풍 바이패스(16)에 의해 유동 채널(19) 돌아서 흐르는 냉풍에 대한 낮은 유동 저항을 제공한다. 냉풍 바이패스(16)는 에어 플랩(17)에 의해 폐쇄 및 개방 가능하게 형성되어 있다.

2개의 부분으로 형성된 냉풍 바이패스(16)는 각각 한편으로는 유동 채널(19)의 벽의 외면에 의해 그리고 다른 한편으로는 하우징(2)의 폐쇄 부재(21)에 의해 제한된다. 상기 폐쇄 부재(21)들은 하우징(2) 벽의 구성 부품으로서 형성되어 있고, 특히 유동 채널(19)의 타원형 형상의 크레스트 영역(crest area)들에 마주 놓이는 방식으로 배치되어 있으며, 그리고 냉풍 바이패스(16) 영역에서 하우징(2)을 폐쇄한다. 폐쇄 부재(21)들은 가로 방향(x) 및 깊이 방향(z)으로 펼쳐진 평면에서 뻗은 횡단면으로 볼 때 오목하게 형성되어 있고, 그 결과 냉풍 바이패스(16)의 2개의 영역을 통과하는 냉풍 부분 공기 질량 흐름들이 유체 공학상 적합하게 유동 채널(19)을 돌아 안내된다.

특히 유동 채널(19)의 타원형 형상의 메인 크레스트 영역(main crest area)들과 마주 놓이는 방식으로 배치된 폐쇄 부재(21)들 사이에서 연장되는, 냉풍 바이패스(16) 영역에는 또한 공기 안내 부재(20)들이 배치되어 있고, 이러한 공기 안내 부재들은 냉풍을 유동 채널(19) 돌아 중앙의 대시보드 내 송풍구(3c)들로 안내한다. 이 경우 상기 공기 안내 부재(20)들은 횡단면으로 볼 때 대체로 유동 채널(19)의 벽에 대해 평행하게 정렬되어 있고, 그리고 냉풍이 마찬가지로 냉풍 바이패스(16) 내에서 특히 유동 채널(19)의 타원형 형상의 이차 크레스트 영역(secondary crest area)들까지 안내되도록 형성되어 있다. 유동 채널(19) 벽의 타원형 형상과 공기 안내 부재(20)들의 배치에 의해, 중앙에 배치된, 대시보드 내 송풍구(3c)들에도 충분한 냉풍이 공급되고, 그 결과 냉풍 바이패스(16)를 관류하는 냉풍 부분 공기 질량 흐름이 대시보드 내 송풍구(3c)들로 균일하게 분배된다. 유동 채널(19) 벽의 타원형 또는 난형 형상은 냉풍 바이패스(16) 내부에서 유동 저항 감소와 관련하여 최적의 조치일 뿐만 아닐라, 동시에 원치 않은 소음 발생 위험을 최소화하는 데에도 사용된다.

공기 안내 부재(20)는 바람직하게 폐쇄 부재(21)에 통합되는 방식으로 배치되어 있고, 그 결과 상기 안내 부재(20) 및 폐쇄 부재(21)는 일체형 부재로 형성되어 있다. 냉풍 바이패스(16) 영역에서 하우징(2)의 벽을 폐쇄하기 위해 폐쇄 부재(21)들을 양측에 장착함으로써, 결과적으로 공기 안내 부재(20)들도 공조 시스템(1)의 하우징(2) 내에 제공된다. 공기 안내 부재(20)와 폐쇄 부재(21)가 통합 방식으로 형성됨으로 인해, 또한 하우징(2)의 제조 및 가공이 용이해지고 그리고 제조 시간도 최소화된다. 그 외에 공기 안내 부재(20)들이 하우징(2) 내에 직접적으로 형성되어 있지 않은 경우, 공기 안내 부재(20)들의 형상 설계 시 더 큰 유연성이 얻어진다. 폐쇄 부재(21)들은 폐쇄 부재(21)와 하우징(2)의 벽의 밀폐 유형에 따라 예를 들면 하우징(2)과 나사 결합 및/또는 핀 고정된다. 폐쇄 부재(21)는 또 한편으로는 공조 시스템(1)의 에어 플랩들의 운동학 고정 장치 내에 통합되는 방식으로 형성될 수 있다.

일체로 형성된, 앞유리측 송풍구(3a)는 개별 에어 플랩(20)에 의해 개방 및 폐쇄될 수 있다. 상기 개별 에어 플랩(10)은 개별 구동 장치에 의해 조절된다.

1, 1': 공조 시스템
2, 2': 하우징
3a, 3a': 앞유리 송풍구
3b: 레그룸 송풍구
3c: 대시보드 송풍구
4: 증발기
5: 가열 열교환기
6: 유동 경로, 냉풍 경로
7: 유동 경로, 온풍 경로
8: 혼합 챔버
9a: 온풍 경로(7)의 온도 플랩
9b: 냉풍 경로(6)의 온도 플랩
10, 10': 앞유리 송풍구(3a)의 에어 플랩
11: 레그룸 송풍구(3b)의 에어 플랩
12: 대시보드 송풍구(3c)의 에어 플랩
13: 공기 유동 방향
14: 냉풍 경로(6) 내 공기 유동 방향
15: 온풍 경로(7) 내 공기 유동 방향
16, 16': 유동 경로, 냉풍 바이패스
17: 냉풍 바이패스(16)의 에어 플랩
18, 18': 냉풍 바이패스(16) 내 공기 유동 방향
19, 19': 앞유리 송풍구(3a)로 연장되는 유동 채널
20: 공기 안내 부재
21: 폐쇄 부재
x: 가로 방향
y: 세로 방향
z: 깊이 방향

Claims

자동차 공조 시스템(air-conditioning system)(1)용 공기 분배 어셈블리로서,
상기 공조 시스템(1)은 공기의 이송, 냉각 및 가열을 위한 수단들로 형성되어 있고 하우징(2)을 가지며, 이러한 하우징(2)은
- 혼합 챔버(mixing chamber)(8)로 이어지도록 형성된 하나 이상의 유동 경로(flow path)(6, 7),
- 앞유리측 송풍구(3a) 및 대시보드 내에 있는 하나 이상의 송풍구(3c) 그리고 그와 관련된 에어 플랩(air flap)(10, 12)들,
- 상기 혼합 챔버(8)로 이어지도록 형성된 유동 경로(6, 7)와 상기 혼합 챔버(8)를 우회하는 바이패스(bypass)로서 형성되어 있고 그리고 상기 혼합 챔버(8)로 이어지도록 형성된 유동 경로(6, 7)의 상류 측으로부터 상기 대시보드 내 송풍구(3c)로 연장되는 유동 경로(16) 그리고
- 상기 혼합 챔버(8)에서부터 상기 앞유리측 송풍구(3a)로 연장되는 유동 채널(flow channel)(19)을 포함하고,
상기 유동 경로(16)를 통과하는 부분 공기 질량 흐름과 상기 유동 채널(19)을 통과하는 부분 공기 질량 흐름이 상기 유동 채널(19)의 벽에 의해 서로 분리되도록, 상기 유동 채널(19)이 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)를 가로 질러 연장되고,
- 상기 유동 채널(19)은 일체로(one-piece) 형성되어 있고, 그리고
- 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)는 적어도 2개의 부분으로 상기 유동 채널(19) 둘레에 배치되고,
상기 유동 채널(19)의 벽은 난형 횡단면(oval cross-section) 또는 타원형 횡단면(elliptical cross-section)을 갖도록 형성되고,
상기 유동 경로(16) 내부에서, 상기 유동 채널(19)의 벽 둘레에 상기 부분 공기 질량 흐름을 목표한 바대로 안내하기 위한 공기 안내 부재(air-guiding element)(20)들이 형성되어 있음으로써, 상기 부분 공기 질량 흐름이 상기 유동 채널(19)에 따른 공기 유동 방향으로 상기 유동 경로(16)의 유동 횡단면에 걸쳐 균일하게 분배되고,
상기 하우징(2) 내부에는 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)에 할당된 에어 플랩(17) 및 상기 혼합 챔버(8)로 이어지도록 형성된 상기 하나 이상의 유동 경로(6, 7)에 할당된 온도 플랩(9a, 9b)들이 형성되어 있으며, 상기 하우징(2) 내로 이송되는 공기 질량 흐름은 상기 에어 플랩(17) 및 상기 온도 플랩(9a, 9b)들에 의해 상기 바이패스로 형성된 유동 경로(16)를 통과하는 부분 질량 흐름 및 상기 혼합 챔버(8)로 이어지도록 형성된 상기 하나 이상의 유동 경로(6, 7)를 통과하는 부분 질량 흐름으로 분할될 수 있고,
상기 대시보드 내에 있는 송풍구(3c)는 상기 혼합 챔버(8)의 출구 영역과 연통되는 제1 대시보드 측 송풍구 및 상기 유동 경로(16)의 출구 영역과 연통되는 제2 대시보드 측 송풍구를 포함하고,
상기 에어 플랩(10, 12)들 중 상기 대시보드 내에 있는 송풍구(3c)를 개폐하는 대시보드 측 에어 플랩(12)은 회전축을 중심으로 회전되며 상기 제1 대시보드 측 송풍구를 개폐하도록 형성되고,
상기 제2 대시보드 측 송풍구는 상기 대시보드 측 에어 플랩(12)의 회전 영역 밖에 형성되도록, 상기 대시보드 측 에어 플랩(12)의 회전축과 상기 제2 대시보드 측 송풍구 사이 최소거리가 상기 대시보드 측 에어 플랩(12)의 최대회전반경보다 크거나 같게 형성되고,
상기 유동 채널(19)은 상기 대시보드 측 에어 플랩(12)의 회전 영역 밖에서 상기 혼합 챔버(8)의 출구 영역과 연통되고, 상기 혼합 챔버(8)의 입구 영역과는 연통되지 않는 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
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제 1 항에 있어서,
상기 앞유리측 송풍구(3a)가 하나로 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 유동 경로(16)를 통과하는 부분 공기 질량 흐름의 제 1 부분이 상기 유동 채널(19)의 벽과 공기 안내 부재(20) 사이에서 관류하고 그리고 상기 유동 경로(16)를 통과하는 부분 공기 질량 흐름의 제 2 부분이 공기 안내 부재(20)와 상기 하우징(2) 사이에서 관류하도록, 상기 공기 안내 부재(20)들이 상기 유동 채널(19)의 벽에 대해 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
제 5 항에 있어서,
상기 유동 경로(16)가 상기 유동 채널(19)의 벽의 외면과 상기 하우징(2)의 벽의 내면에 의해 경계가 정해지는 방식으로 형성되어 있으며, 상기 하우징(2)은 상기 유동 경로(16) 영역에서 상기 하우징(2)의 벽 내에 형성된 개구를 폐쇄하기 위한 하나 이상의 폐쇄 부재(21)를 갖는 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
제 6 항에 있어서,
상기 공기 안내 부재(20)와 폐쇄 부재(21)가 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징(2)이 각각 상기 혼합 챔버(8)로 이어지도록 형성된 하나 이상의 제 1 유동 경로(6) 및 제 2 유동 경로(7)를 포함하며, 상기 제 1 유동 경로(6)를 통과하는 공기 질량 흐름은 제 1 온도를 갖고 그리고 상기 제 2 유동 경로(7)를 통과하는 공기 질량 흐름은 상기 제1 온도와 상이한 제 2 온도를 갖는 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징(2)이 하나 이상의 레그룸측 송풍구(3b) 그리고 그와 관련된 하나 이상의 에어 플랩(11)을 갖고, 그리고 상기 혼합 챔버(8)가 상기 앞유리측 송풍구(3a), 레그룸측 송풍구(3b) 그리고 대시보드 내 송풍구(3c)와 연통된 것을 특징으로 하는,
자동차 공조 시스템용 공기 분배 어셈블리.
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