KR102056785B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

B-필라 토출구를 통한 차량 2열 공조 시 타켓 온도를 빠른 시간에 맞출 수 있도록 공조 모드를 개선한 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 입구 측에는 공기유입구가 형성되고 출구 측에는 디프로스트 벤트, 페이스 벤트 및 플로어 벤트가 형성되는 공조케이스를 포함하고, 상기 공조케이스 내부의 공기 일부를 차량 후석 측의 B-필라 토출구로 안내하기 위한 B-필라 벤트가 구비되며, 토출 공기를 상기 페이스 벤트 측으로 공급하는 벤트 모드(Vent mode)보다 상기 B-필라 벤트 측으로 토출 공기를 더 많이 공급하도록 제어되는 B-필라 모드(B-pillar mode)를 포함한다. 따라서, 차량 1열 중심의 벤트 모드를 별도의 구성물을 부가하거나 구조를 변경하지 않고 약간의 튜닝으로 B-필라 모드를 추가함으로써 차량 2열까지 동시적인 공조 효과를 볼 수 있도록 새로운 공조 모드 시스템을 만들 수 있다. 아울러, B-필라 토출구를 구비하여 B-필라의 통풍구 역할을 하는 모든 차종에 적용함으로써 시장성 확대를 기대할 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.
일반적으로, 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.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치(1)는 입구 측에 공기유입구(11)가 형성되고, 출구 측에는 각각 모드도어(16a,16b,16c)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c,12d)가 설치된 공조케이스(10)와, 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍기(미도시)와, 공조케이스(10)에 내장되는 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되며 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(3)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절하는 온도조절도어(15)를 포함한다.
또한, 앞좌석과 뒷좌석의 온도차가 심하기 때문에 이를 해소하기 위하여 플로어 벤트(12c,12d)의 후방측에는 차량 후방인 B-필라 측으로 공기의 토출을 유도하여 뒷좌석 공간으로 공조 공기를 공급하는 B-필라 덕트(12e)가 설치된다. 이 경우, B-필라 덕트(12e)는 콘솔 덕트로 구현되는 것도 가능하다. B-필라 덕트(12e)는 페이스 벤트(12b)로부터 분기되어 형성되며, 페이스 벤트(12b)를 통과하는 공기 중 일부를 B-필라 측으로 가이드하여 차량 뒷좌석 공간을 냉,난방하게 된다.
이와 같이 구성되는 차량용 공조장치(1)는 최대냉방모드가 가동될 경우, 온도조절도어(15)는 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 유동하고, 이후 소정의 공조모드(벤트모드,바이레벨모드,플로어모드,믹스모드,디프로스트모드)에 따라 모드도어(16a,16b,16c)에 의해 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써 차량 실내의 냉방이 수행된다.
또한, 최대난방모드가 가동될 경우, 온도조절도어(15)는 냉풍유로(P1)를 폐쇄함과 아울러 온풍유로(P2)를 개방한다. 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 되고, 이후 소정의 공조모드에 따라 디프로스트 도어(16a), 벤트 도어(16b) 및 플로어 도어(16c)로 구성되는 다수의 모드 도어에 의해 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.
또한, 최대냉방모드가 아닌 냉방모드, 즉 1/2냉방모드가 가동될 경우에는, 온도조절도어(15)는 중립위치로 회전하여 믹싱챔버(MC)에 대하여 냉풍유로(P1) 및 온풍유로(P2)를 모두 개방시킨다. 따라서, 증발기(2)를 거친 냉기와 히터코어(3)를 거친 온기가 믹싱챔버(MC) 측으로 유동하여 혼합된 후, 소정의 공조모드에 따라 모드 도어(16a,16b,16c)에 의해 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출된다. 한편, 최대냉방모드, 최대난방모드, 1/2냉방모드시, 페이스 벤트(12b)로 공급되는 공기 중 일부는 페이스 벤트(12b)를 통해 차실내로 토출되어 앞좌석 공간을 냉,난방하게 되고, 다른 일부는 B-필라 덕트(12e)로 공급된 후 차실내 B-필라 측으로 토출되어 차량의 뒷좌석 공간을 냉,난방하게 된다.
아울러, 도 2는 종래의 차량용 공조장치에서 B-필라 측으로 공기를 보내기 위한 덕트 구조를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조 케이스(10)의 내부 공기를 차량 실내의 좌측 및 우측으로 토출하기 위한 사이드 벤트에 연결되어 토출 공기를 안내하는 좌우 사이드 덕트(21)(22) 및 공조 케이스(10)의 내부 공기를 차량 실내의 중앙 측으로 토출하기 위한 센터 벤트에 연결되어 토출 공기를 안내하는 센터 덕트(23)가 공조 케이스(10)의 상부에 설치된다. 또한, 공조 케이스(10)의 하부에는 별도의 덕트가 설치되어 이 덕트를 통해 공조 케이스(10)의 내부 공기는 차량의 좌측 및 우측 B-필라(24)(25) 측으로 토출되도록 안내된다. 이 경우, 좌,우측 B-필라(24)(25)에는 각각 공기를 차량 실내로 토출하기 위한 B-필라 토출구(26)(27)가 형성된다.
하지만, 종래의 차량용 공조장치(1)는 벤트 모드 시 B-필라 측으로 토출되는 바람의 양이 적은 문제점이 있다. 즉, B-필라 측 토출 공기는 페이스 벤트(12b)로 향하는 공기의 일부를 B-필라 덕트(12e) 측으로 분기하여 토출하는 구조이므로, 페이스 벤트(12b)로 유동되는 공기의 세기로 인해 B-필라 측 유량이 상대적으로 적어지게 된다. 이로 인해, 차량 후석측 타켓 온도를 1열과 동시에 2열까지 제어 불가능한 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 B-필라 토출구를 통한 차량 2열 공조 시 타켓 온도를 빠른 시간에 맞출 수 있도록 공조 모드를 개선한 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 입구 측에는 공기유입구가 형성되고 출구 측에는 디프로스트 벤트, 페이스 벤트 및 플로어 벤트가 형성되는 공조케이스를 포함하고, 상기 공조케이스 내부의 공기 일부를 차량 후석 측의 B-필라 토출구로 안내하기 위한 B-필라 벤트가 구비되며, 토출 공기를 상기 페이스 벤트 측으로 공급하는 벤트 모드(Vent mode)보다 상기 B-필라 벤트 측으로 토출 공기를 더 많이 공급하도록 제어되는 B-필라 모드(B-pillar mode)를 포함한다.
상기에서, 페이스 벤트 및 B-필라 벤트의 개도를 조절하는 모드 도어를 포함하고; 상기 모드 도어는 B-필라 모드 시 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트 측으로 공기 유량이 증가하도록 토출 공기를 가이드 한다.
상기에서, 모드 도어는 회전축을 중심으로 회전되는 센터 피봇 타입으로 이루어지고; 상기 회전축을 기준으로 일 측으로 연장되는 제1 도어부재와, 상기 회전축을 기준으로 타 측으로 연장되며 상기 제1 도어부재에 대해 공조케이스의 씰링 면을 향해 경사지게 형성되는 제2 도어부재로 구성되어; B-필라 모드 시 상기 제2 도어부재가 토출 공기를 B-필라 벤트 측으로 가이드 한다.
상기에서, 모드 도어는 B-필라 모드 시 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트를 향해 회전각(b)만큼 더 회전된다.
상기에서, 모드 도어는 B-필라 모드 시, 모드 도어를 구동시키는 액추에이터의 피드백 값 제어를 통해 또는 모드 도어에 구동력을 전달하는 레버의 형상 변경을 통해, 페이스 벤트 측을 더 폐쇄하고 B-필라 벤트 측으로 토출 공기를 더 안내한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 차량 1열 중심의 벤트 모드를 별도의 구성물을 부가하거나 구조를 변경하지 않고 약간의 튜닝으로 B-필라 모드를 추가함으로써 차량 2열까지 동시적인 공조 효과를 볼 수 있도록 새로운 공조 모드 시스템을 만들 수 있다. 아울러, B-필라 토출구를 구비하여 B-필라의 통풍구 역할을 하는 모든 차종에 적용함으로써 시장성 확대를 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 차량용 공조장치에서 B-필라 측으로 공기를 보내기 위한 덕트 구조를 도시한 개략적인 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 벤트 모드 시 모드 도어의 회전각을 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 B-필라 모드 시 모드 도어의 회전각을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 벤트 모드 시 작동 상태를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 B-필라 모드 시 작동 상태를 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 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 벤트 모드 시 모드 도어의 회전각을 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 B-필라 모드 시 모드 도어의 회전각을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 벤트 모드 시 작동 상태를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 B-필라 모드 시 작동 상태를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공조케이스(110)와, 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 온도조절도어(130)를 포함한다.
공조케이스(110)는 입구 측에 공기유입구(111)가 형성되고, 출구 측에는 다수의 공기토출구가 형성됨과 아울러, 내부의 공기유로 상에는 냉풍유로(P1)와 온풍유로(P2)가 형성된다. 그리고, 공조케이스(110)의 공기유입구(111)에는 내기 또는 외기를 공조케이스(110)의 내부로 송풍하는 송풍기(미도시)가 설치된다. 증발기(101) 및 히터코어(102)는 공조케이스(110) 내부의 공기유로 상에 순차로 설치된다. 온도조절도어(130)는 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에 설치됨과 아울러, 히터코어(102)를 바이패스하는 냉풍유로(P1)와 히터코어(102)를 통과하는 온풍유로(P2)의 개도를 조절한다.
또한, 공조케이스(110)의 출구 측에 형성된 다수의 공기토출구는 차량의 앞유리 측으로 공기를 토출시키기 위한 디프로스트 벤트(112)와, 앞좌석 탑승자의 얼굴 측으로 공기를 토출시키기 위한 페이스 벤트(113)와, 탑승자의 발 측으로 공기를 토출시키기 위한 플로어 벤트(114,115)로 구성된다. 아울러, 디프로스트 벤트(112), 페이스 벤트(113), 플로어 벤트(114,115)는 각각 디프로스트 도어(117), 벤트 도어(118), 플로어 도어(119)에 의하여 개폐되면서 그 개도가 조절된다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 벤트 도어(118)를 모드 도어(118)라 한다.
또한, 공조케이스(110)의 후방 측에는 B-필라 벤트(116)가 더 구비된다. B-필라 벤트(116)는 공조케이스(110) 내부의 공기 일부를 차량 후석 측의 B-필라 토출구로 안내하기 위한 것으로서, 공조케이스(110) 내부의 공기 일부를 차량 후석 측으로 토출하는 기능을 한다. 상기 B-필라 벤트(116)는 덕트 형태로 이루어져 B-필라 토출구를 통해 공조 공기를 차량 후석 측으로 공급하며, 플로어 벤트(114,115)를 형성하기 위한 공조케이스(110)의 후면측에 연장 결합될 수 있다.
이와 같이 구성되는 차량용 공조장치(100)는 모드 도어(117)(118)(119)의 개도에 따라 다양한 공조 모드, 즉 벤트 모드(Vent mode), 바이레벨 모드(B/L mode), 플로어 모드(Floor mode), 믹스 모드(Mix mode), 디프로스트 모드(Def mode)를 수행하게 된다. 이 경우, 벤트 모드는 페이스 벤트(113)를 통해 공조 공기를 탑승자 얼굴 측으로 토출하는 모드이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 B-필라 모드(B-pillar mode)를 포함한다. B-필라 모드는 토출 공기를 페이스 벤트(113) 측으로 공급하는 벤트 모드(Vent mode)보다 B-필라 벤트(116) 측으로 토출 공기를 더 많이 공급하도록 제어되는 모드이다.
즉, 고급차량 또는 대형차량에 있어서 벤트 모드 시 페이스 벤트(113)로 토출되는 공조 공기의 일부를 B-필라 벤트(116)로 분기하여 B-필라 토출구를 통해 차량 후석을 공조하는 것이 일반적인데, B-필라 벤트(116)로 분기되는 공기의 양이 적은 문제를 본 발명에서는 별도의 B-필라 모드를 추가함으로써 해결하고 있는 것이다.
따라서, 차량 1열 중심의 벤트 모드를 별도의 구성물을 부가하거나 구조를 변경하지 않고 약간의 튜닝으로 B-필라 모드를 추가함으로써 차량 2열까지 동시적인 공조 효과를 볼 수 있도록 새로운 공조 모드 시스템을 만들 수 있다. 아울러, B-필라 토출구를 구비하여 B-필라의 통풍구 역할을 하는 모든 차종에 적용함으로써 시장성 확대를 기대할 수 있다.
또한, 상기 모드 도어(118)는 페이스 벤트(113)와 B-필라 벤트(116)의 사이에 위치하여 회전 구동됨으로써, 페이스 벤트(113) 및 B-필라 벤트(116)의 개도를 조절하게 된다. 이 경우, 상기 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시, 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트(116) 측으로 공기 유량이 증가하도록 토출 공기를 가이드 한다.
이러한 구성을 통해, 차량 내부의 전, 후를 비교하였을 때, 차량 전체의 타켓 온도를 더욱 빠른 시간에 맞출 수 있고, B-필라와 벤트 부분의 풍량 영역을 맞추어 상품성을 높일 수 있다. 또한, 차량 1열과 2열의 온도 제어를 탑승자의 위치에 따라 선택적으로 제어가 가능하다. 예를 들어, 벤트 모드 시 차량 1열 위주의 공조를 수행하며, B-필라 모드 시 차량 2열 위주의 공조를 수행할 수 있다.
상기 모드 도어(118)는 회전축(1181)을 중심으로 회전되는 센터 피봇 타입으로 이루어진다. 즉, 상기 모드 도어(118)는 제1 도어부재(1182)와 제2 도어부재(1183)로 구성된다. 제1 도어부재(1182)는 판 형상으로 이루어져 회전축(1181)을 기준으로 일 측으로 연장된다. 제2 도어부재(1183)는 판 형상으로 이루어져 회전축(1181)을 기준으로 타 측으로 연장되며, 제1 도어부재(1182)에 대해 공조케이스(110)의 씰링 면을 향해 경사지게 형성된다.
즉, 제1 도어부재(1182)와 제2 도어부재(1183)는 회전축(1181)을 기준으로 소정 각도(a)만큼 경사지게 꺽여 있다. 이러한 구성을 통해, B-필라 모드 시 제2 도어부재(1183)가 토출 공기를 B-필라 벤트(116) 측으로 가이드 한다. 이 경우, 모드 도어(118)의 꺽여진 각도(a)를 크게 할수록 페이스 벤트(113)를 향하는 공기를 B-필라 벤트(116)로 더욱 많이 안내하게 된다. 즉, 모드 도어(118)는 꺽임 각도(a)가 0°인 경우 일자형으로 형성되어 B-필라 벤트(116)로의 풍량 증대를 기대할 수 없으며, 꺽임 각도(a)가 15°내지 45°정도로 형성될 경우 B-필라 벤트(116)로의 풍량 증대를 기대할 수 있다.
한편, B-필라 모드를 구현할 수 있는 다른 구조로, 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트(116)를 향해 회전각(b)만큼 더 회전되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성은 B-필라 모드 시 모드 도어(118)의 회전각을 벤트 모드의 회전각보다 시계 방향으로 소정 각도(b)만큼 더 회전시킴으로써 구현 가능하다.
아울러, 상기 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시, 모드 도어(118)를 구동시키는 액추에이터의 피드백 값 제어를 통해 또는 모드 도어(118)에 구동력을 전달하는 레버의 형상 변경을 통해, 페이스 벤트(113) 측을 더 폐쇄하고 B-필라 벤트(116) 측으로 토출 공기를 더 안내하도록 구현할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 별도의 구성을 추가하지 않고도 B-필라 모드를 구현할 수 있어, 비용의 상승없이 차량 2열의 공조를 신속하고 효율적으로 수행할 수 있으며 전장부분의 무게, 온도 센서 등과 연동하여 차량 2열 공조를 위한 다양한 응용이 가능해진다.
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
101 : 증발기 102 : 히터코어
110 : 공조케이스 130 : 온도조절도어
111 : 공기유입구 112 : 디프로스트 벤트
113 : 페이스 벤트 114,115 : 플로어 벤트
117 : 디프로스트 도어 118 : 벤트 도어(모드 도어)
119 : 플로어 도어 1181 : 회전축
1182 : 제1 도어부재 1183 : 제2 도어부재

Claims (5)

  1. 입구 측에는 공기유입구(111)가 형성되고 출구 측에는 디프로스트 벤트(112), 페이스 벤트(113) 및 플로어 벤트(114,115)가 형성되는 공조케이스(110)를 포함하고, 상기 공조케이스(110) 내부의 공기 일부를 차량 후석 측의 B-필라 토출구로 안내하기 위한 B-필라 벤트(116)가 구비된 차량용 공조장치에 있어서,
    토출 공기를 상기 페이스 벤트(113) 측으로 공급하는 벤트 모드(Vent mode)보다 상기 B-필라 벤트(116) 측으로 토출 공기를 더 많이 공급하도록 제어되는 B-필라 모드(B-pillar mode)를 포함하며,
    상기 페이스 벤트(113) 및 B-필라 벤트(116)의 개도를 조절하는 모드 도어(118)를 포함하고; 상기 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트(116) 측으로 공기 유량이 증가하도록 토출 공기를 가이드 하며,
    상기 모드 도어(118)는 회전축(1181)을 중심으로 회전되는 센터 피봇 타입으로 이루어지고; 상기 회전축(1181)을 기준으로 일 측으로 연장되는 제1 도어부재(1182)와, 상기 회전축(1181)을 기준으로 타 측으로 연장되며 상기 제1 도어부재(1182)에 대해 공조케이스(110)의 씰링 면을 향해 경사지게 형성되는 제2 도어부재(1183)로 구성되어; B-필라 모드 시 상기 제2 도어부재(1183)가 토출 공기를 B-필라 벤트(116) 측으로 가이드 하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시 벤트 모드와 비교하여 B-필라 벤트(116)를 향해 회전각(b)만큼 더 회전되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 모드 도어(118)는 B-필라 모드 시, 모드 도어(118)를 구동시키는 액추에이터의 피드백 값 제어를 통해 또는 모드 도어(118)에 구동력을 전달하는 레버의 형상 변경을 통해, 페이스 벤트(113) 측을 더 폐쇄하고 B-필라 벤트(116) 측으로 토출 공기를 더 안내하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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