KR102103282B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스와 증발기의 테두리면 사이에 설치되는 인슐레이터의 표면에 소음흡수부를 형성함으로써, 팽창밸브에서부터 증발기측으로 냉매가 유동하는 과정에서 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)이 상기 증발기를 통해 공조케이스로 전달되는 것을 줄일 수 있고, 이로인해 상기의 냉매 유동 소음이 차실내로 유입되는 것을 감소할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{Air conditioner for vehicle}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스와 증발기의 테두리면 사이에 설치되는 인슐레이터의 표면에 소음흡수부를 형성한 차량용 공조장치에 관한 것이다.

차량의 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나, 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시킴으로써 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로써, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 상기 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어져 있다.

이러한 공조장치는, 송풍기 유니트, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트의 독립적인 구조에 따라, 상기 3개의 유니트들이 독립적으로 구비되는 쓰리 피스 타입과, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트가 공조케이스에 내장되고 송풍기 유니트가 별도의 유니트로 구비되는 세미 센터 타입과, 그리고 상기 3개의 유니트가 모두 공조케이스에 내장되는 센터마운팅 타입으로 대별할 수 있다.

도 1 은 이러한 차량용 공조장치의 일예로 나타낸 구성도로써, 도시된 바와 같이, 내기유입구(21)와 외기유입구(22)가 일측에 형성되고, 상기 내,외기유입구(21)(22)를 선택적으로 개폐하도록 내외기전환도어(23)가 설치되며, 내,외기를 공조케이스(40)의 공기유입구(43)측으로 강제 송풍하기 위한 송풍팬(35)을 포함하여 이루어진 송풍장치(10)와, 상기 송풍장치(10)로부터 송풍되는 공기가 유입되는 공기유입구(43)와 이 공기가 토출되는 공기토출구(44)가 구비되며 내부에 순차적으로 일정 간격을 두고 증발기(41) 및 히터코어(42)가 설치된 공조케이스(40)로 구성된다.

또한, 상기 증발기(41)와 히터코어(42)의 사이에는 온도조절도어(45)가 설치되어 히터코어(42)를 통과하는 온풍통로와 히터코어(42)를 바이패스 하는 냉풍통로의 개도를 조절하여 온도를 조절하게 된다.

아울러, 상기 복수개의 공기토출구(44)에는 각각 모드도어(46)가 설치되어 다양한 공조모드에 따라 해당 공기토출구(44)를 개폐하게 된다.

도 2 는 상기한 공조장치 중에서 세미 센터 타입(Semi center type) 공조장치(1)를 나타내는 사시도로써, 상기 공조장치(1)는 입구측에 공기유입구(43)가 형성되고 출구측에는 다수의 공기토출구(44)가 형성된 공조케이스(40)와, 상부측에 형성된 내기유입구 및 외기유입구(22)를 통해 내,외기를 선택적으로 도입하여 상기 공기유입구(43)측으로 강제송풍하는 송풍장치(10)로 구성된다.

또한, 상기 공조케이스(40)의 내부에는 증발기(41) 및 히터코어(미도시)가 순차적으로 설치되며, 아울러 상기 공조케이스(40)의 내부에는 온도조절을 위한 온도조절도어(미도시) 및 다양한 공조모드를 수행하기 위한 모드도어(미도시)들이 설치되어 있다.

상기 증발기(41)는 냉매를 유입,배출할 수 있도록 일측면에 입,출구파이프(41a)가 돌출되게 형성되며, 상기 입,출구파이프(41a)의 끝단부측에는 플랜지(41b)가 결합되어 있다.

한편, 상기 공조케이스(40)는 통상적으로 상부케이스(40a)(40b)와, 응축수의 누설을 방지하기 위해 별도의 일체형 하부케이스(40c)가 서로 결합되는 구조로 되어 있으며, 상기 상부케이스(40a)(40b)와 하부케이스(40c)의 사이에 증발기(41)를 조립하는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 증발기의 입,출구파이프에 구비된 플랜지에는 팽창밸브가 결합되는데, 상기 팽창밸브는 압축기(미도시)와 응축기(미도시)를 지난 고압의 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기로 공급하게 된다.

이와 같은 공조장치(1)에 의하면 상기 송풍장치(10)의 작동으로 상기 공조케이스(40)의 내부로 송풍된 공기는 증발기(41)를 통과하면서 냉각(에어컨 가동시)되고, 이 공기는 온도조절도어에 의해 히터코어를 바이패스 하거나 또는 히터코어를 통과하면서 가열되며, 이와 같이 냉각 또는 가열된 공기는 상기 다수의 공기토출구(44)와 연결된 각 덕트(미도시)를 통해 차량 실내로 공급됨으로써 냉방 또는 난방작용을 하게 되는 것이다.

한편, 차량의 에어컨 가동시, 상기 증발기(41)는 그 내부에 차가운 냉매가 순환되기 때문에 공조케이스(40)내를 유동하는 공기와의 열교환 과정에서 상기 증발기(41)의 표면에는 응축수가 발생한다.

따라서, 상기 공조케이스(40)의 내측면과 상기 증발기(41)의 사이에는 단열을 위해 인슐레이터(50)가 설치된다.

상기 인슐레이터(50)는 상기 증발기(41)가 외부와 열교환하는 것을 차단하여 응축수 발생을 감소시키고, 상기 공조케이스(40)의 외부에 응축수가 맺히는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

그러나, 초기 에어컨 가동시 고압의 기상냉매가 상기 팽창밸브(미도시)를 통과한 후 증발기(41)측으로 유동하게 되는데, 이 과정에서 냉매 유동 소음이 발생하게 된다.

즉, 상기 입,출구파이프(41a)의 벤딩 단차에 의한 와류 발생으로 냉매 유동이 불안정하고, 특히 상기 기상냉매가 팽창밸브를 통과할 때 기포 파열음인 "쉬~" 소음이 지속적으로 발생하며, 이 파열음은 증발기(41)의 입,출구파이프(41a) 및 증발기(41)를 통해 공조케이스(40)로 전달된 후, 차실내와 연결된 덕트(미도시)를 통해 차실내로 유입되어 소음을 유발하는 문제가 있다.

도 3은 초기 에어컨 가동시 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)을 측정한 그림으로서, 보는 바와 같이, 초기 에어컨 가동시 1000~6000Hz 주파수 대역의 소음이 발생하며, 이때 소음의 크기는 35.7dBA의 소음이 발생하였다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공조케이스와 증발기의 테두리면 사이에 설치되는 인슐레이터의 표면에 소음흡수부를 형성함으로써, 팽창밸브에서부터 증발기측으로 냉매가 유동하는 과정에서 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)이 상기 증발기를 통해 공조케이스로 전달되는 것을 줄일 수 있고, 이로인해 상기의 냉매 유동 소음이 차실내로 유입되는 것을 감소할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공조케이스의 내부에 설치되며 냉매를 유입하고 배출하도록 입,출구파이프가 구비된 증발기와, 상기 공조케이스의 내측면과 상기 증발기의 테두리면 사이에 설치되어 단열하는 인슐레이터를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서, 상기 증발기측으로 유동하는 냉매의 유동 소음이 상기 공조케이스로 전달되어 차실내로 유입되는 것을 줄일 수 있도록, 상기 인슐레이터의 표면에는 소음흡수부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 공조케이스와 증발기의 테두리면 사이에 설치되는 인슐레이터의 표면에 소음흡수부인 복수개이 소음저감홈을 형성함으로써, 팽창밸브에서부터 증발기측으로 냉매가 유동하는 과정에서 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)이 상기 증발기를 통해 공조케이스로 전달되는 것을 줄일 수 있고, 이로인해 상기의 냉매 유동 소음이 차실내로 유입되는 것을 감소할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치의 일예를 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 세미 센터 타입 공조장치를 나타내는 사시도,
도 3은 종래의 세미 센터 타입 공조장치에서 초기 에어컨 가동시 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)을 측정한 그림,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 하부케이스에 증발기가 장착된 경우를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 증발기와 공조케이스의 사이에 인슐레이터가 설치된 경우를 나타내는 부분 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 초기 에어컨 가동시 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)을 측정한 그림,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공조장치(100)는, 일측에 공기유입구(112)가 형성되고 타측에는 공기토출구인 디프로스트 벤트(113), 페이스 벤트(114), 플로어 벤트(115)가 형성되며, 내부에는 상기 공기유입구(112)와 각 벤트(113)(114)(115)들을 연통시키도록 공기통로(111)가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 공기통로(111)상에 순차적으로 설치되는 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 상기 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 히터코어(102)를 바이패스하는 통로와 상기 히터코어(102)를 통과하는 통로의 개도를 조절하는 온도조절도어(116)를 포함하여 구성된다.

상기 공조케이스(110)는 차량실내와 엔진룸을 구획하는 대쉬패널(dash panel)(미도시)의 후방측에 인접하여 설치된다.시

또한, 상기 증발기(101)를 거친후 히터코어(102)를 선택적으로 거친 공기를 차실내의 특정위치와 연통하는 각 덕트(미도시)로 선택적으로 배분할 수 있도록 상기 각 벤트(113)(114)(115)에는 다수의 모드도어(113a)(114a)(115a)가 설치된다.

한편, 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(112)에는 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍장치(미도시)가 설치된다.

그리고, 상기 증발기(101)는 복수개의 튜브를 적층하여 이루어지며 상기 각 튜브들의 사이에는 방열핀이 설치되고, 일측면에는 냉매를 유입하고 배출할 수 있도록 입,출구파이프(101a)가 전방측으로 돌출되게 설치된다.

또한, 상기 입,출구파이프(101a)의 끝단부에는 팽창밸브(120)와의 결합을 위해 플랜지(101b)가 결합되어 있다.

아울러, 상기 팽창밸브(120)와 결합을 위해 상기 입,출구파이프(101a)의 플랜지(101b)가 공조케이스(110)의 외부로 노출되는데, 이때 상기 공조케이스(110)의 일측면(전방측면)에는 상기 입,출구파이프(101a)가 관통하도록 파이프관통부(130)가 관통되게 형성된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)는 상부케이스(110a,110b)와 하부케이스(110c)가 결합되어 이루어진다.

이때, 상기 상부케이스(110a,110b)는 상기 증발기(101)의 상부측에 위치하며 분할된 좌,우측 케이스가 결합되는 구조로 되어 있고, 상기 하부케이스(110c)는 상기 증발기(101)의 하부측에 위치함과 아울러 증발기(101)의 장착성을 위해 상부케이스(110a,110b)와 탈착가능한 분리형으로 제작되며 아울러 하나의 몸체로 이루어져 응축수의 누수를 방지하게 된다.

또한, 상기 하부케이스(110c)에는 상기 증발기(101)에서 발생하는 응축수가 공조케이스(110)의 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 하부에 응축수 배출구(110d)가 형성된다.

한편, 상기 플랜지(110b)와 파이프관통부(130)의 사이에는 실링부재(미도시)가 설치된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)의 내측면과 상기 증발기(101)의 테두리면 사이에는 인슐레이터(105)가 설치된다.

상기 인슐레이터(105)는, 상기 증발기(101)의 테두리면 중 적어도 3면을 감싸도록 설치되어, 상기 증발기(101)가 외부와 열교환하는 것을 차단하여 응축수 발생을 감소시키고, 상기 공조케이스(110)의 외부에 응축수가 맺히는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

그리고, 본 발명에서는 상기 인슐레이터(105)가 본연의 단열기능 외에도 냉매의 유동 소음을 흡수하는 구조로 되어 있다.

즉, 초기 에어컨 가동시 고압의 액상냉매에 포함된 기상냉매가 상기 팽창밸브(120)를 통과한 후 증발기(101)측으로 유동하게 되는데, 이때, 상기 입,출구파이프(101a)의 벤딩 단차에 의한 와류 발생으로 냉매 유동이 불안정하고, 특히 상기 기상냉매가 팽창밸브(120)를 통과할 때 기포 파열음인 "쉬~" 소음이 지속적으로 발생되며, 이 파열음은 증발기(101)의 입,출구파이프(101a) 및 증발기(101)를 통해 공조케이스(110)로 전달된 후, 차실내와 연결된 덕트를 통해 차실내로 유입되어 소음을 유발하게 된다.

따라서, 상기 인슐레이터(105)는, 상기 입,출구파이프(101a) 및 증발기(101)를 통해 공조케이스(110)로 전달되는 소음(냉매 유동 소음)을 흡수할 수 있도록 상기 인슐레이터(105)의 표면에 소음흡수부(106)가 형성되며, 이로인해, 상기 냉매 유동 소음이 상기 공조케이스(110) 및 덕트를 통해 차실내로 유입되는 것을 줄이고 탑승자의 불쾌감도 해소할 수 있다.

상기 소음흡수부(106)는, 상기 인슐레이터(105)의 표면에 서로 일정간격 이격된 복수개의 소음저감홈(107)을 형성하여 이루어진다.

이때, 상기 소음저감홈(107)은, 상기 인슐레이터(105)의 양측 표면 중 상기 공조케이스(110)의 내측면과 마주하는 인슐레이터(105)의 일측 표면에 형성된다.

또한, 상기 소음저감홈(107)은, 상기 인슐레이터(105)의 표면에 일정깊이의 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 7은, 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 초기 에어컨 가동시 발생하는 냉매 유동 소음(기포 파열음)을 측정한 그림이며, 종래 도 3의 냉매 유동 소음 측정시와 같은 조건에서 측정하였다.

보는 바와 같이, 초기 에어컨 가동시 1000~6000Hz 주파수 대역의 소음이 발생하는데, 이때 소음의 크기는 34.7dBA의 소음이 발생하였으며, 이는 종래 인슐레이터 구조에서의 소음 크기인 35.7dBA 대비 1.0dBA의 소음 감소 효과가 있었다.

한편, 상기 인슐레이터(105)는, 수분 건조가 용이한 CLOSED CELL 타입 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 CLOSED CELL 타입 재질의 인슐레이터(105)에 상기 소음저감홈(107)을 형성하게 된다.

만일 상기 인슐레이터(105)의 재질로서 OPEN CELL 타입 재질을 사용할 경우에는 흡음 성능에서는 도움이 되나 이 경우 수분 흡수가 생겨서 냄새 발생 등의 문제가 있으므로 바람직하지 않다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 인슐레이터(105)는 상기 증발기(101)의 테두리면 중 3면을 감싸도록 설치되고, 이후 상기 인슐레이터(105)가 설치된 증발기(101)를 상기 공조케이스(110)의 내측에 삽입 장착하게 된다.

상기 증발기(101)가 공조케이스(110)의 내측에 장착되면, 상기 증발기(101)의 테두리와 상기 공조케이스(110)의 내측면 사이에 상기 인슐레이터(105)가 밀착되게 된다.

이후, 초기 에어컨 가동시, 응축기에서 배출된 고압의 액상냉매가 상기 팽창밸브(120)를 통과한 후 증발기(101)측으로 유동하게 되는데, 이때 상기 응축기에서 배출된 고압의 액상냉매에는 기상냉매가 포함되어 있으므로, 이러한 기상냉매가 상기 팽창밸브(120)를 통과하는 과정에서 기포 파열음이 발생하게 된다.

상기 기포 파열음과 같은 냉매 유동 소음은 상기 입,출구파이프(101a) 및 증발기(101)로 전달된 후 상기 공조케이스(110)측으로 전달되는데, 이때 상기 증발기(101)의 테두리면에 설치된 인슐레이터(105)에 상기 냉매 유동 소음이 흡음되어 상기 공조케이스(110)측으로 전달되는 소음을 줄일 수 있고, 이로인해 차실내로 유입되는 소음도 감소할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 인슐레이터(105)의 표면에 소음흡수부(106)를 형성한 구성을 세미 센터 타입 공조장치에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고, 센터마운팅 타입 공조장치, 쓰리 피스 타입 공조장치, 좌,우 독립제어 공조장치 등 모든 공조장치에 동일한 방법으로 적용할 수 있으며 동일한 효과를 얻을 수 있다.

100: 공조장치 101: 증발기
101a: 입,출구파이프 101b: 플랜지
102: 히터코어
105: 인슐레이터 106: 소음흡수부
107: 소음저감홈 110: 공조케이스
110a,110b: 상부케이스 110c: 하부케이스
110d: 응축수 배출구
111: 공기통로 112: 공기유입구
113: 디프로스트 벤트 113a,114a,115a: 모드도어
114: 페이스 벤트 115: 플로어 벤트
116: 온도조절도어 120: 팽창밸브
130: 파이프관통부

Claims (5)

1. 공조케이스(110)의 내부에 설치되며 냉매를 유입하고 배출하도록 입,출구파이프(101a)가 구비된 증발기(101)와, 상기 공조케이스(110)의 내측면과 상기 증발기(101)의 테두리면 사이에 설치되어 단열하는 인슐레이터(105)를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 증발기(101)측으로 유동하는 냉매의 유동 소음이 상기 공조케이스(110)로 전달되어 차실내로 유입되는 것을 줄일 수 있도록, 상기 인슐레이터(105)의 표면에는 소음흡수부(106)가 형성되고,
   상기 소음흡수부(106)는, 상기 인슐레이터(105)의 표면에 서로 일정간격 이격된 복수개의 소음저감홈(107)을 형성하여 이루어지며,
   상기 소음저감홈(107)은, 상기 인슐레이터(105)의 양측 표면 중 상기 공조케이스(110)의 내측면과 마주하는 인슐레이터(105)의 일측 표면에 형성되되,
   상기 소음저감홈(107)이 공조케이스(110) 내측면과 마주하여 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 소음저감홈(107)은, 상기 인슐레이터(105)의 표면에 일정깊이의 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
5. 제 1 항 또는 4 항에 있어서,
   상기 인슐레이터(105)는, 상기 증발기(101)의 테두리면 중 적어도 3면을 감싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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