KR102162835B1 - 차량용 공기 조화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 3개 이상의 구역, 그 중 하나 이상의 후방 구역을 갖는다. 이 하나 이상의 후방 구역은, 가열기의 아랫 부분을 통과해서 안내되는 따뜻한 공기 경로, 및 가열기 아래를 스쳐서 안내되는 차가운 공기 경로를 갖는다. 필요한 설치 공간을 줄이기 위해, 본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 가열기 뒤에 배열된 혼합 챔버를 더 이상 갖지 않고, 오히려 따뜻한 공기 경로를 가열기로부터의 배출 후에 역으로, 배출 장치가 있는 가열기 아래로 안내한다. 배출 장치는 배출 플랩을 갖는 하나 이상의 배출 개구를 구비하며, 이 배출 플랩에 의해서 배출 개구가 개방 및 폐쇄될 수 있다. 다시 말해, 배출 장치 내에서는, 증발기로부터 오는 차가운 공기 경로와 반대 방향으로부터, 즉 가열기로부터 오는 따뜻한 공기 경로가 서로 만난다.
본 발명에 따라, 따뜻한 공기 경로와 차가운 공기 경로의 충돌 영역 내에는 혼합 벽이 배열되어 있다. 공기 흐름의 혼합은 하나 이상의 배출 개구 뒤에 있는 영역에서 이루어지거나, 후방 배출 노즐로의 라인 내에서도 이루어진다. 이로써, 바람직하게, 적은 설치 공간을 필요로 하고, 모든 온도 범위에 대한 우수한 온도 조절을 가능하게 하는 공기 조화 시스템이 제조된다.

Description

차량용 공기 조화 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR A VEHICLE}

본 발명은, 필요한 설치 공간이 적은 차량용 공기 조화 시스템에 관한 것이다.

차량용 공기 조화 시스템은, 가급적 많은 차량 탑승자로 하여금 자신의 시트의 개별적인 온도 조절을 가능하게 하기 위하여, 점점 3개 또는 4개의 구역을 구비한다. 원칙적으로, 공기 조화 시스템에서는 송풍기에 의해 공기 흐름이 발생하며, 이 공기 흐름은 공기 조화 시스템의 증발기를 통과해서 안내되고, 그곳에서 탈습 및 냉각된다. 그 다음에, 상기 공기 흐름은 차가운 공기 흐름 및 따뜻한 공기 흐름으로 구분된다. 이때, 따뜻한 공기 흐름은 가열기를 통과해서 안내되며, 이 가열기는 연소 기관을 갖춘 자동차 공기 조화 시스템의 경우에는 통상적으로 연소 기관의 냉각수 순환계와 결합 된 열 교환기이다.

전기식 구동 장치를 갖춘 차량의 경우에는, 전기식 가열기가 제공되어 있거나, 냉각수가 전기식으로 가열된 후에 대류 방식의 열 교환기를 통과해서 흐른다. 가열기로부터 유래하는 따뜻한 공기 흐름 및 증발기로부터 오는 차가운 공기 흐름은 혼합 챔버 내에서, 조절 가능한 특정 혼합 비율하에 함께 안내되고, 이로써 차량 내부로 안내될 공기의 온도가 조절된다.

복수의 구역을 갖는 공기 조화 시스템의 경우에는, 각각의 구역을 위해 혼합 챔버가 존재해야만 하고, 이 혼합 챔버 내로는 따뜻한 공기 흐름 및 차가운 공기 흐름의 개별화 가능한 혼합 비율이 제공될 수 있다.

공기 조화 시스템 내부에서의 혼합 챔버의 배열을 위해, DE 10 2015 110 559 A1호에서는, 제1 및 제2 구역을 위한 차가운 공기 흐름을 가열기 위에서 안내하는 것 그리고 제3 및 경우에 따라 제4 구역을 위한 차가운 공기 흐름을 가열기 아래를 스치도록 안내하는 것이 제안된다. 가열기를 통과해서 안내되는 따뜻한 공기 흐름은 가열기 뒤에서 아래로 그리고 위로 구분되며, 이 경우 윗 부분은 제1의 2개 구역의 혼합 챔버로 안내되고, 아랫 부분은 제3 및 제4 구역의 혼합 챔버에 제공된다. 제3 및 경우에 따라 제4 구역을 위한 따뜻한 공기 흐름 및 차가운 공기 흐름은 가열기 뒤에 놓여 있는 혼합 챔버 내에서 혼합되고, 후방 시트로 안내된다.

상기와 같은 공기 조화 시스템의 형상은 단점적으로 큰 설치 공간을 필요로 한다.

본 발명의 과제는, 3개 이상의 구역을 위한 온도 조절부를 구비하고, 적은 설치 공간을 필요로 하는, 차량용 공기 조화 시스템의 형상을 제안하는 데 있다.

상기 과제는, 특허 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 대상에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 명시되어 있다.

본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 3개 이상의 구역, 그 중 하나 이상의 후방 구역을 갖는다. 이하에서 "아래" 및 "위"라는 지시들은 차량 내 공기 조화 시스템의 내장 위치와 관련이 있다. 상기 하나 이상의 후방 구역은, 가열기의 아랫 부분을 통과해서 안내되는 따뜻한 공기 경로, 및 가열기 아래를 스쳐서 안내되는 차가운 공기 경로를 갖는다. 필요한 설치 공간을 줄이기 위해, 본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 가열기 뒤에 배열된 혼합 챔버를 더 이상 갖지 않고, 오히려 따뜻한 공기 경로를 가열기로부터의 배출 후에 역으로, 배출 장치가 있는 가열기 아래로 안내한다. 배출 장치는 배출 플랩을 갖는 하나 이상의 배출 개구를 구비하며, 이 배출 플랩에 의해서 배출 개구가 개방 및 폐쇄될 수 있다. 다시 말해, 배출 장치 내에서는, 증발기로부터 오는 차가운 공기 경로와 반대 방향으로부터, 즉 가열기로부터 오는 따뜻한 공기 경로가 서로 만난다.

문제점은, 특히 송풍 온도가 낮은 경우에, 다시 말하자면 차가운 공기 경로 상에서 오는 용적 흐름이 따뜻한 공기 경로의 용적 흐름보다 큰 경우에는, 따뜻한 공기 흐름 및 차가운 공기 흐름으로 이루어진 층이 형성되고, 이로 인해 차가운 공기 흐름이 배출 개구/배출 개구들을 차단하게 되어 따뜻한 공기가 거의 배출될 수 없게 된다는 것이다. 따뜻한 공기 경로가 가열기를 통과하고 이어서 필수적인 방향 전환에 의해 훨씬 더 높은 유동 저항을 갖게 되는 상황에 의해서는, 상기와 같은 효과가 더욱 강화된다. 그렇기 때문에, 본 발명에 따라, 따뜻한 공기 경로와 차가운 공기 경로의 충돌 영역에는 혼합 벽이 배열되어 있다. 이 혼합 벽은, 따뜻한 공기 경로 및 차가운 공기 경로가 각각 개별적으로 도착하는 공기 흐름을 배출시킬 수 있는 배출 장치의 영역들을 갖도록, 배출 장치를 세분한다. 도착하는 차가운 공기가 따뜻한 공기의 배출 영역 내로 넘쳐 흐르는 현상이 최대로 광범위하게 방지된다. 공기 흐름의 혼합은 하나 이상의 배출 개구 뒤에 있는 영역에서 이루어지거나, 후방 배출 노즐로의 라인 내에서도 이루어진다. 이로써, 바람직하게, 적은 설치 공간을 필요로 하고, 모든 온도 범위에 대한 우수한 온도 조절을 가능하게 하는 공기 조화 시스템이 제조된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 혼합 벽은 따뜻한 공기 경로 및 차가운 공기 경로의 유동 방향을 기준으로 비스듬하게 배열되어 있다. 바람직하게는, 혼합 벽의 위치 결정에 의해서 공기 조화 시스템의 조절 특성이 설정될 수 있다.

더욱 바람직한 일 실시예에서는, 배출 장치가 하나의 하우징 분리 벽에 의해서 세분되어 있는 2개의 영역을 구비한다. 이 경우에는 바람직하게 하우징 분리 벽이 중앙에 배열되어 있음으로써, 결과적으로 하우징 분리 벽을 기준으로 대칭인 동일한 크기의 2개 영역이 만들어진다. 바람직하게, 이 경우에는 혼합 벽도 마찬가지로 2개의 영역으로 세분되어 있으며, 이 경우 2개의 영역은 특히 바람직하게 마찬가지로 하우징 분리 벽을 기준으로 대칭이다. 이로써, 바람직하게는, 후방 구역을 위한 2개의 상이한 배출 영역이 만들어질 수 있다. 대안적으로는, 2개의 구역이 분리된 하나의 온도 조절부, 다시 말해 하나의 4-구역-시스템을 위해 제조될 수도 있다. 온도 조절을 가능하게 하기 위하여, 4-구역-시스템을 위해 추가로 각각의 영역으로 따뜻한 공기 흐름 및 차가운 공기 흐름을 각각 하나씩 공급할 필요성도 존재할 것이다.

또 다른 바람직한 일 실시예에서는, 배출 장치의 각각의 2개 영역이 배출 플랩을 각각 하나씩 갖는 2개의 배출 개구를 구비한다. 이로써, 바람직하게는, 후방 구역의 2개 영역을 위해 또는 2개의 후방 구역을 위해 푸트(foot) 영역에 하나의 공기 배출구가 구현될 수 있고, 중앙 콘솔의 영역에 하나의 공기 배출구가 구현될 수 있다.

특히 바람직하게, 혼합 벽은 배출 플랩의 영역에 리세스를 갖는다. 리세스는 바람직하게, 배출 플랩이 중앙 회전 점을 구비하는 것을 가능하게 하고, 혼합 벽이 개방 동작을 방재하지 않는 것을 가능하게 한다.

특히 바람직하게, 배출 플랩은 리세스의 영역에 공기 안내 요소를 구비한다. 공기 안내 요소는 혼합 벽의 리세스를 은폐한다. 이로써, 바람직하게는, 차가운 공기 흐름이 배출 장치의 영역 내로 넘쳐 흐르는 상황이 방지될 수 있고, 따뜻한 공기-용적 흐름이 매우 작은 경우에도 온도 조절부의 기능화가 가능해질 수 있다.

특히 바람직하게, 공기 안내 요소는 낫 형상이다. 이와 같은 형상에 의해서는, 배출 플랩의 개방을 위해서 반드시 필요한 리세스의 형상이 특히 우수하게 커버될 수 있다.

본 발명의 추가의 세부 사항, 특징들 및 장점들이 관련 도면들을 참조하는 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 벽을 갖는 배출 장치의 단면도를 도시하고,
도 2는 공기 배출 플랩 및 혼합 벽의 더욱 상세한 도면을 도시하며,
도 3은 조절 곡선을 설정하기 위한 혼합 벽의 가능한 다양한 내장 위치들을 도시하고,
도 4는 혼합 벽을 갖는 공기 배출 플랩의 더욱 상세한 도면을 도시하며, 그리고
도 5는 공기 배출 플랩이 개방된 상태에서 도 4에 따른 도면을 도시한다.

도 1은, 공기 조화 시스템(1)의 단면도를 보여준다. 공기는 먼저 그림에서 좌측에 배열된 증발기(11)를 통과해서 흐르고, 그곳에서 냉각 및 탈습된다. 증발기(11)로부터 외부로 흐르는 공기 흐름은 하부 공기 흐름(12) 및 상부 공기 흐름(13)으로 구분된다. 상부 공기 흐름(13)은 전방 구역의 혼합 챔버를 제공하고, 공기 흐름(12)은 후방 구역을 제공한다. 공기 조화 시스템(1)은 가열기(14)를 구비한다. 공기 조화 시스템(1)이 전기차용으로 설계되어 있기 때문에, 가열기(14)는 전기식 가열기이다. 상부 공기 흐름(13)은, 도 1에서 볼 수 없고 가열기 위에서 진행하는 차가운 공기 경로 및 따뜻한 공기 경로(17)로 구분된다.

하부 공기 흐름(12)은 증발기(11)로부터 온도 도어(15)를 통과해서 흐른다. 온도 도어(15)는, 도착하는 공기 흐름(12)을 위에 놓여 있는 따뜻한 공기 경로(2) 및 아래에 놓여 있는 차가운 공기 경로(3) 내로 분배함으로써 공기의 온도를 조절한다. 온도 도어(15)가 상부 위치에서는 따뜻한 공기 경로(2)를 완전히 폐쇄하는, 2개의 블레이드(blade)를 갖는 플랩임으로써, 결과적으로 전체 공기 흐름(12)은 차가운 공기 경로(3) 내로 안내되고, 하부 위치에서는 차가운 공기 경로(3)를 완전히 폐쇄함으로써, 결과적으로 전체 공기 흐름(12)은 따뜻한 공기 경로(2) 내로 안내된다. 가열기(14) 뒤에는 분리 도어(16)가 배열되어 있으며, 이 분리 도어는 상부 공기 흐름(13)의 따뜻한 공기 경로(17) 및 하부 공기 흐름(12)의 따뜻한 공기 경로(2)를 분리시킨다. 이용 가능한 전체 따뜻한 공기가 프런트 윈도우로 안내되어야 하는 해동(defrost) 기능을 위해서, 분리 도어(16)가 개방되고, 전체 따뜻한 공기는 위로, 도 1에 도시되어 있지 않은 소위 해동 출구로 안내된다.

가열기(14) 바로 아래에 배출 장치(5)가 배열되어 있다. 따뜻한 공기 경로(2)는 가열기(14)로부터의 배출 후에 180° 방향 전환되고, 도면의 좌측으로부터 배출 장치(5)에 공급된다. 차가운 공기 경로(3)는 온도 도어(15)로부터, 도면에서 좌측으로부터 곧바로 배출 장치(5)로 안내된다. 배출 장치(5) 위에 배열된 본 발명에 따른 혼합 벽(4)은, 따뜻한 공기 경로(2)를 따라서는 따뜻한 공기 흐름을 기준으로 비스듬하게 놓여 있고, 차가운 공기 경로(3)를 따라서는 반대 방향으로 유입되는 차가운 공기 흐름을 기준으로 비스듬하게 놓여 있다. 이와 같은 배열에 의해서는, 따뜻한 공기 흐름 및 차가운 공기 흐름으로 이루어진 층 형성이 방지된다.

도 2는, 혼합 벽(4)을 갖는 배출 장치(5)의 더 큰 도면을 보여준다. 중앙에서는 배출 장치(5)가 하우징 분리 벽(59)에 의해 세분되어 있고, 이 하우징 분리 벽은 또한 혼합 벽(4)을 2개의 영역, 즉 하우징 분리 벽(59)을 기준으로 대칭으로 배열된 2개의 영역으로 세분한다. 하우징 분리 벽(59)은 좌측 후방 시트 및 우측 후방 시트를 위한 각각 2개의 배출 개구를 상호 분리시킨다. 배출 장치(5)는 4개의 배출 플랩(55, 56, 57, 58)을 갖는 4개의 배출 개구(51, 52, 53, 54)를 갖는다. 외부에 배열되어 있고 관련 배출 플랩(55, 58)을 갖는 배출 개구(51, 54)는 후방 시트의 2개의 푸트 공간 배출 노즐로 안내되고, 배출 플랩(56, 57)을 갖는 2개의 중앙 배출 개구(52, 53)는 2개의 후방 시트를 위한 중앙 콘솔 내의 배출 노즐로 안내된다. 도 2에 따르면, 관찰자의 관찰 방향으로부터, 다시 말해 전방으로부터 볼 때에는 따뜻한 공기 흐름이 따뜻한 공기 경로(2)를 따라서 배출 장치(5) 내로 유입되고, 반대 방향으로부터, 다시 말해 후방으로부터 볼 때에는 차가운 공기 흐름이 차가운 공기 경로(3)를 따라서 배출 장치(5) 내로 유입된다. 혼합 벽(4)의 2개 영역이 도착하는 차가운 공기 흐름을 배출 개구(51, 52, 53, 54)의 개별 영역 내로 강제함으로써, 결과적으로 차가운 공기 흐름은 혼합 벽(4)의 다른 측에서 배출 개구(51, 52, 53, 54)를 차단하지 않게 되고, 그곳에서는 따뜻한 공기 흐름이 아무런 방해도 받지 않고 배출 개구(51, 52, 53, 54) 내로 흐를 수 있게 된다. 혼합 벽(4)이 배출 개구(51, 52, 53, 54)의 영역에서 배출 플랩(55, 56, 57, 58)의 동작을 방해해서는 안 되기 때문에, 그곳에서는 혼합 벽 내에 리세스가 제공되어 있다. 차가운 공기 흐름이 혼합 벽(4) 내의 리세스를 통과하는 관련 관류 동작을 방해하지 않기 위하여, 배출 플랩(55, 56, 57, 58)은 리세스를 커버하는 공기 안내 요소(551, 561, 571, 581)를 구비한다. 배출 플랩(55, 56, 57, 58)의 각각의 개방 위치에서 우수한 커버를 보장하기 위하여, 공기 안내 부분(551, 561, 571, 581)은 낫 형상으로 형성되어 있다.

도 3은, 배출 장치(5)에 대한 평면도를 보여준다. 혼합 벽(4)의 가능한 다양한 위치(41, 42, 43)가 도시된다. 혼합 벽(4)의 위치 결정에 의해서, 원하는 조절 곡선에 도달하는 것 그리고 공기 조화 시스템(1)을 다양한 차량에 적응시키는 것이 가능해진다. 이와 같은 경우는, 예를 들어 후방 시트로의 라인이 더 길고, 이와 관련하여 라인 경로 상에서 더 높은 냉각 성능에 도달하게 되는 경우일 수 있다.

도 4는, 배출 플랩(57, 58)을 갖는 배출 개구(53, 54)의 더 큰 도면을 보여준다. 분리 벽(4)은 배출 플랩(57, 58)의 영역에 리세스를 갖는다. 리세스는 배출 플랩(57, 58)에 고정된 공기 안내 요소(571 및 581)에 의해서 커버된다. 도면에서는 배출 플랩(57, 58)이 폐쇄되어 있다.

도 5는, 배출 플랩(57, 58)이 절반 개방된 상태에서 도 4에 도시된 도면을 보여준다. 이와 같은 배출 플랩(57, 58)의 상태에서도 공기 안내 요소(571 및 581)는 혼합 벽(4) 내에서 리세스를 거의 완전하게 커버한다.

1: 공기 조화 시스템
11: 증발기
12: 하부 공기 흐름
13: 상부 공기 흐름
14: 가열기
15: 온도 도어
16: 분리 도어
17: 상부 공기 흐름의 따뜻한 공기 경로
2: 하부 공기 흐름의 따뜻한 공기 경로
3: 하부 공기 흐름의 차가운 공기 경로
4: 혼합 벽
41: 혼합 벽의 대안적인 위치
42: 혼합 벽의 대안적인 위치
43: 혼합 벽의 대안적인 위치
5: 배출 장치
51: 후방 푸트 공간(1)의 배출 개구
52: 후방 콘솔(1)의 배출 개구
53: 후방 콘솔(2)의 배출 개구
54: 후방 푸트 공간(2)의 배출 개구
55: 후방 푸트 공간(1)의 배출 플랩
56: 후방 콘솔(1)의 배출 플랩
57: 후방 콘솔(2)의 배출 플랩
58: 후방 푸트 공간(2)의 배출 플랩
551: 후방 푸트 공간(1)의 배출 플랩에 있는 공기 안내 요소
561: 후방 콘솔(1)의 배출 플랩에 있는 공기 안내 요소
571: 후방 콘솔(2)의 배출 플랩에 있는 공기 안내 요소
581: 후방 푸트 공간(2)의 배출 플랩에 있는 공기 안내 요소
59: 하우징 분리 벽

Claims (10)

1. 증발기(11)와,
   상기 증발기(11)의 후단에 배치되는 가열기(14)와,
   상기 증발기(11)와 가열기(14) 사이에 구비되어, 상기 증발기(11)를 통과한 공기 흐름을 상기 가열기(14)를 통과하는 따뜻한 공기 경로(2)와 상기 가열기(14)를 통과하지 않는 차가운 공기 경로(3) 내로 분배하는 온도 도어(15)와,
   상기 가열기(14)의 하측에 배치되어 공기를 공기 조화 시스템(1)의 외부로 배출하기 위한 배출 장치(5)를 포함하며,
   상기 배출 장치(5)의 일부 영역은, 상기 가열기(14)에서 상기 증발기(11)와 가장 먼 끝단을 기준으로 상기 증발기(11)를 향하는 영역에 배치되고,
   상기 따뜻한 공기 경로(2) 및 차가운 공기 경로(3)는 서로 반대 방향에서 상기 배출 장치(5)로 안내되고,
   따뜻한 공기 경로(2)와 차가운 공기 경로(3)의 충돌 영역에 혼합 벽(4)이 배열되어 있으며, 상기 혼합 벽(4)은, 따뜻한 공기 경로(2) 및 차가운 공기 경로(3)가 배출 장치(5) 내에 각각의 영역들을 갖도록, 상기 배출 장치(5)를 세분하고,
   상기 배출 장치(5)는 배출 플랩(55, 56, 57, 58)을 갖는 하나 이상의 배출 개구(51, 52, 53, 54)를 구비하며,
   상기 혼합 벽(4)이 배출 플랩(55, 56, 57, 58)의 영역에 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합 벽(4)이 상기 차가운 공기 경로(3)의 유동 방향을 기준으로 비스듬하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
3. 제1항에 있어서, 상기 배출 장치(5)가 하나의 하우징 분리 벽(59)에 의해서 세분되어 있는 2개의 영역을 구비하되, 상기 하우징 분리 벽(59)에 의해 분리된 상기 배출 장치(5)의 2개의 각 영역이 배출 플랩(55, 56, 57, 58)을 갖는 하나 이상의 배출 개구(51, 52, 53, 54)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
4. 제3항에 있어서, 상기 혼합 벽(4)이 상기 하우징 분리 벽(59)을 기준으로 대칭인 2개의 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
5. 삭제
6. 제3항에 있어서, 상기 하우징 분리 벽(59)에 의해 분리된 상기 배출 장치(5)의 2개의 각 영역이 각각 하나의 배출 플랩(55, 56, 57, 58)을 갖는 2개의 배출 개구(51, 52, 53, 54)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
7. 제6항에 있어서, 상기 하우징 분리 벽(59)에 의해 분리된 상기 배출 장치(5)의 2개의 각 영역에서 하우징 분리 벽(59)과 멀게 배치된 배출 개구(51, 54)는 가깝게 배치된 배출 개구(52, 53)보다 큰 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 배출 플랩(55, 56, 57, 58)이 상기 혼합 벽(4)의 리세스를 은폐하는 공기 안내 요소(551, 561, 571, 581)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).
10. 제9항에 있어서, 상기 공기 안내 요소(551, 561, 571, 581)가 낫 형상인 것을 특징으로 하는, 공기 조화 시스템(1).

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