KR102425352B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

2존 타입 및 3존 타입의 서로 다른 사양의 공조장치에 있어서 링크와 엑츄에이터를 이용한 공용화된 도어 구조를 갖는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 내부에 공기통로가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기통로에 구비되어 이를 통과하는 공기와 열교환하는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 공조케이스에 형성되는 좌우 도어 샤프트 중공부의 크기가 서로 상이하다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 템프도어를 이용하여 차량 실내의 2존 또는 3존의 독립된 온도조절이 가능한 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품이다. 공조장치는 난방시스템과 냉방시스템을 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각하고 차량 실내에 송풍함으로써 차량 실내의 공조를 수행한다.
선 출원된 대한민국 공개특허공보 제2015-0088577호(2015.08.03)에는 후석 온도조절도어와 후석 보조온도조절도어 및 후석 온오프도어의 위치를 제어하여 후석 풍량을 조절하는 차량용 공조장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량용 공조장치는 공조케이스(10)와, 증발기(20) 및 히터코어(30)와, 전석 온도조절도어(51) 및 전석 모드도어를 포함한다.
공조케이스(10)는 공기유입구(11)와 공기토출구를 구비하며 내부에 공기통로가 형성된다. 공기유입구(11) 측에 송풍장치가 연결되어 내기 또는 외기가 선택적으로 공조케이스(10) 내부 공기통로로 유입된다. 공기토출구는 디프로스트 벤트(12), 전석 페이스 벤트(13), 플로어 벤트(14), 후석 페이스 벤트(15) 및 후석 플로어 벤트(16)로 구성된다. 공조케이스(10) 내부 공기통로는 전석 냉풍통로(P1), 온풍통로(P2) 및 후석 냉풍통로(P3)로 구성된다.
증발기(20)는 냉방용 열교환기로서 이를 통과하는 공기를 냉각시킨다. 히터코어(30)는 난방용 열교환기로서 이를 통과하는 공기를 가열시킨다. 히터코어(30)는 공기 유동 방향으로 증발기(20)의 하류 측인 온풍통로(P2)에 배치된다. 온풍통로(P2)에는 PTC히터 등의 전기식 히터(40)가 더 구비될 수 있다. 전석 온도조절도어(51)는 증발기(20)와 히터코어(30) 사이에 배치되어 히터코어(30)를 통과하는 온풍통로(P2)와 히터코어(30)를 바이패스하는 냉풍통로(P1)(P3)의 개도를 조절한다. 전석 모드도어는 디프로스트 도어(53), 벤트 도어(54) 및 플로어 도어(55)로 구성된다.
후석 공기통로는 증발기(20)를 통과한 공기가 히터코어(30)를 바이패스하는 후석 냉풍통로(P3)와 히터코어(30)를 통과하는 온풍통로로 구성된다. 이 후석 공기통로의 온풍통로는 전석 공기통로의 온풍통로(P2)와 함께 사용된다. 즉, 히터코어(30)를 통과하여 온풍통로(P2)를 유동하는 공기의 일부는 상부로 이동하여 디프로스트 벤트(12), 전석 페이스 벤트(13), 플로어 벤트(14) 중 적어도 하나로 토출되며, 공기의 다른 일부는 하부로 이동하여 후석 페이스 벤트(15)와 후석 플로어 벤트(16) 중 적어도 하나로 토출된다. 후석 공기통로에는 후석 페이스 벤트(15)와 후석 플로어 벤트(16)의 개도를 조절하는 후석 모드도어(58)가 구비된다.
공조케이스(10) 내에는 후석 온도조절도어(52)와, 후석 보조온도조절도어(56)와, 후석 온오프도어(57)가 구비된다. 후석 온도조절도어(52)는 증발기(20)와 히터코어(30) 사이에 구비되어 온풍통로(P2)로 유동하는 통로와 후석 냉풍통로(P3)로 유동하는 통로의 개도를 조절하며, 후석 보조온도조절도어(56)는 공기 유동 방향으로 히터코어(30)의 하류 측에 배치되어 후석 공기토출구로 유동하는 통로의 개도를 조절한다. 후석 온오프도어(57)는 후석 냉풍통로(P3)의 개도를 조절한다.
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 전후석 냉방 모드를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 전후석 냉방 모드 시, 전석 온도조절도어(51)는 온풍통로(P2)를 폐쇄하고 전석 냉풍통로(P1)를 개방하며, 후석 온도조절도어(52)는 온풍통로(P2)를 폐쇄하고 후석 냉풍통로(P3)를 개방한다. 후석 보조온도조절도어(56)는 후석 공기토출구로 유동하는 통로를 폐쇄하고, 후석 온오프도어(57)는 후석 냉풍통로(P3)를 개방한다. 증발기(20)를 통과하며 차가워진 공기는 히터코어(30)를 바이패스하여 일부는 전석 냉풍통로(P1)를 지나 전석 공기토출구 중 적어도 하나로 토출되며, 다른 일부는 후석 냉풍통로(P3)를 지나 후석 공기토출구 중 적어도 하나로 토출된다.
도 3은 종래의 차량용 공조장치의 전후석 난방 모드를 도시한 것이다. 도 3를 참조하면, 전후석 난방 모드 시, 전석 온도조절도어(51)는 전석 냉풍통로(P1)를 폐쇄하고 온풍통로(P2)를 개방하며, 후석 온도조절도어(52)는 후석 냉풍통로(P3)를 폐쇄하고 온풍통로(P2)를 개방한다. 후석 보조온도조절도어(56)는 후석 공기토출구로 유동하는 통로를 개방하고, 후석 온오프도어(57)는 후석 냉풍통로(P3)를 폐쇄한다. 증발기(20)를 통과한 공기는 히터코어(30)를 통과하면서 가열된 후 일부는 상부로 이동하여 전석 공기토출구 중 적어도 하나로 토출되며, 다른 일부는 하부로 이동하여 후석 공기토출구 중 적어도 하나로 토출된다.
종래의 차량용 공조장치는 차량 사양에 따라 공조풍을 차량 전석 및 후석으로 독립적으로 공급하는 2존(2-Zone) 타입과, 공조풍을 차량 전석 좌측(운전석), 전석 우측(조수석) 및 후석으로 독립적으로 공급하는 3존(3-Zone) 타입 등으로 구별된다.
종래의 차량용 공조장치는 2존 타입과 3존 타입에 따라 전석 온도조절도어(51)와 후석 온도조절도어(52)의 제어 방법이 달라 각 타입에 따라 도어 및 케이스를 공용화할 수 없어 서로 다른 도어 및 케이스를 설계 및 제작하여야 하므로, 부품수 증가로 원가가 상승하는 문제점이 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제2015-0088577호(2015.08.03)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 2존 타입 및 3존 타입의 서로 다른 사양의 공조장치에 있어서 링크와 엑츄에이터를 이용한 공용화된 도어 및 케이스 구조를 갖는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 내부에 공기통로가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기통로에 구비되어 이를 통과하는 공기와 열교환하는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 공조케이스에 형성되는 좌우 도어 샤프트 중공부의 크기가 서로 상이하다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 2존 타입 및 3존 타입의 서로 다른 사양의 공조장치에 있어서 링크와 엑츄에이터를 이용한 공용화된 도어 및 케이스 구조를 가짐에 따라, 2존 타입과 3존 타입에서 도어 및 케이스를 공용화할 수 있어 원가 및 부품수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 전후석 냉방 모드를 도시한 것이며,
도 3은 종래의 차량용 공조장치의 전후석 난방 모드를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 측단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 엑츄에이터가 분리된 상태를 도시한 측면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 엑츄에이터가 결합된 상태를 도시한 측면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 평단면도이고,
고 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 중앙 도어와 우측 도어의 회전축을 도시한 단면도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 분리 사시도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 우측도어가 분리된 상태의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도이고,
도 12는 도 9의 변형 예인 2존 타입의 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도이며,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이고,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 측단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 난방시 디포깅(Defogging) 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 하기 위하여 2층류(2 Layer) 공조장치로 이루어진다. 2층류 공조장치는 난방시 디포깅을 위해 차량 상부에는 외기를 공급하고 하부에는 내기를 순환시키는 내외기 2층 공기 유동을 실현함으로써, 상부로 공급되는 신선하고 저습한 외기를 이용하여 성에를 효과적으로 제거하는 동시에 탑승자에게 신선한 외부 공기를 제공하고, 따뜻한 내기를 하부로 공급하여 높은 난방 성능을 유지한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 공조케이스(110)를 구비한다. 공조케이스(110)는 내부에 일정 형태의 공기통로가 형성된다. 공조케이스(110)의 입구 측에는 분리벽(111c)에 의해 구획된 내기유입구(111b) 및 외기유입구(111a)가 형성된다. 공조케이스(110)의 출구 측에는 다수의 공기토출구가 형성되며, 공기토출구는 디프로스트 벤트(112), 전석 페이스 벤트(113), 플로어 벤트(114), 후석 페이스 벤트(115) 및 후석 플로어 벤트(116)로 구성된다.
공조케이스(110)의 입구 측에는 블로어 유닛이 구비되며, 공조케이스(110)의 내부에는 일정 간격을 두고 냉각용 열교환기인 증발기(120)와 가열용 열교환기인 히터코어(130)가 구비된다. 히터코어(130)의 전방에는 제1 온도조절도어(171)와 제2 온도조절도어(200)가 구비된다. 공기는 증발기(120)를 통과하며 열교환되어 냉각되며, 히터코어(130)를 통과하며 열교환되어 가열된다. 공조케이스(110)의 공기통로는 분리벽(111c)에 의해 상하로 구획된 상측 공기통로와 하측 공기통로로 이루어진다.
제1 온도조절도어(171)는 증발기(120)와 히터코어(130) 사이의 공기통로 중 일부에 구비된다. 즉, 제1 온도조절도어(171)는 상측 공기통로에 구비되어 증발기(120)를 통과한 공기의 히터코어(130)를 통과하는 양과 바이패스하는 양을 조절한다.
제2 온도조절도어(200)는 증발기(120)와 히터코어(130) 사이의 공기통로 중 다른 일부에 구비된다. 즉, 제2 온도조절도어(200)는 하측 공기통로에 구비되어 증발기(120)를 통과한 공기의 히터코어(130)를 통과하는 양과 바이패스하는 양을 조절한다.
제1 온도조절도어(171)는 상측 공기통로에 구비되며, 제2 온도조절도어(200)는 하측 공기통로에 구비된다.
공기 유동 방향으로 히터코어(130)의 하류 측에는 PTC히터 등의 전기식 히터(140)가 더 구비될 수 있다. 공조케이스(110)의 공기토출구에는 전석 모드도어인 디프로스트 도어(153), 벤트 도어(154) 및 플로어 도어(155)와, 후석 모드도어(158)가 구비된다.
또한, 하측 공기통로에는 후석 보조온도조절도어(174) 및 후석 온오프도어(157)가 구비된다. 후석 보조온도조절도어(174)는 공기 유동 방향으로 히터코어(130)의 하류 측에 배치되어 하측 공기토출구로 유동하는 통로의 개도를 조절한다. 후석 온오프도어(157)는 후석 냉풍통로의 개도를 조절한다.
제2 온도조절도어(200)는 돔(Dome) 형상으로 이루어지며, 시계 방향으로 최대 회전되면 히터코어(130)로 향하는 공기통로인 온풍통로의 입구를 폐쇄하고, 반시계 방향으로 최대 회전되면 상측 공기통로와 하측 공기통로를 구획하는 격벽으로 작용한다.
2층류 모드 시, 제1 온도조절도어(171)는 상측 공기통로 중 냉풍통로를 폐쇄하고 제2 온도조절도어(200)는 반시계 방향으로 회전함으로써, 내,외기유입구(111b)(111a)를 통해 각각 유입되는 내,외기가 증발기(120) 및 히터코어(130)까지 분리된 상태로 유동한 후, 외기는 디프로스트 벤트(112) 또는 플로어 벤트(114)로 유동하면서 디포깅(Defogging) 성능을 확보하고 높은 난방 성능을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 엑츄에이터가 분리된 상태를 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 엑츄에이터가 결합된 상태를 도시한 측면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 평단면도이고, 고 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 중앙 도어와 우측 도어의 회전축을 도시한 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 분리 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 우측도어가 분리된 상태의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도이다.
도 5 내지 도 11을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 차량 실내의 온도 조절 영역의 수에 따라, 복수개의 온도조절도어의 구동을 링크(220)를 이용하여 수행하거나 각각 엑츄에이터를 이용하여 수행한다. 즉, 온도조절도어는 동축상에서 회전 가능한 복수개의 도어로 이루어진다. 복수개의 이격된 도어는 차량 폭 방향으로 이격된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 3존 타입의 공조장치로서, 공조케이스(110)에 형성되는 좌우 도어 샤프트 중공부의 크기가 서로 상이하게 형성된다. 좌우 도어 샤프트 중 하나는 엑츄에이터에 연결된다. 또한, 좌우 방향으로 공조케이스(110)에 형성되는 일측 도어 샤프트 중공부(191)의 지름(d1)은 타측 도어 샤프트 중공부(192)의 지름(d2)보다 크게 형성된다. 엑츄에이터는 일측 도어 샤프트 중공부(191) 쪽에 배치된다. 이에 대해서는 이후에 다시 상세히 설명한다.
도어들 중 하나는 링크(220)에 연결되며, 다른 하나는 엑츄에이터에 연결된다. 즉, 도어들 중 하나는 링크(220)와 결합된 레버(210)에 연결되어 회전된다. 레버(210)에는 제1 엑츄에이터(230)가 장착되고, 하나의 도어 회전축이 다른 하나의 도어 회전축을 관통하여 레버(210)와 엑츄에이터 중 하나에 연결된다.
한편, 제2 온도조절도어(200)에는, 제1 온도조절도어(171)에 연결되어 구동되는 제1 구동부와 엑츄에이터에 연결되어 구동되는 제2 구동부가 중첩되게 구성된다. 아울러, 링크(220)는 제1 온도조절도어(171)와 제2 온도조절도어(200)를 연결한다.
상세하게는, 제2 온도조절도어(200)는 좌측 도어(201)와, 우측 도어(203)와, 중앙 도어(202)로 이루어진다. 좌측 도어(201)는 차량 전석 좌측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 것이고, 우측 도어(203)는 차량 전석 우측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 것이다. 중앙 도어(202)는 좌측 도어(201)와 우측 도어(203) 사이에 구비되며, 콘솔 등의 차량 후석측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 것이다.
상측 공기통로에는 차량 폭 방향으로 좌우를 2개의 공기통로로 구획하는 2등분 격벽이 구비된다. 또한, 하측 공기통로에는 차량 폭 방향으로 좌우를 3개의 공기통로로 구획하는 3등분 격벽(118,119)이 구비된다.
2등분 격벽(미도시)은 공조케이스(110)의 상측 공기통로뿐 아니라 하측 공기통로에도 형성된다. 2등분 격벽은 공조케이스(110)를 차량 폭 방향인 좌우 방향으로 2등분 한다. 이 경우, 차량 폭 방향은 도 7에서 좌우 방향이다. 내기유입구(111b)를 통해 유입된 내기와 외기유입구(111a)를 통해 유입된 외기는 2등분 격벽에 의해 좌우로 분리된다. 2등분 격벽에 의해 좌우로 구획된 공기통로에 의해 차량 전석은 운전석측과 조수석측의 독립적인 냉난방이 가능하다.
3등분 격벽(118,119)은 하측 공기통로에 차량 폭 방향으로 일정 거리 이격 형성된다. 도 7에 도시된 것처럼 3등분 격벽(118,119)에 의해 하측 공기통로는 좌측 공간(L), 우측 공간(R) 및 중앙 공간(C)으로 구획된다. 중앙 공간(C)은 차량 전후 방향으로도 구획되어 하측 공기통로의 온풍통로가 된다. 또한, 하측 공기통로의 중앙 공간(C) 후방측은 전술한 2등분 격벽에 의해 좌우로 구획되어 있다. 이 경우, 차량 전후 방향은 도 7에서 상하 방향이다.
좌측 도어(201), 우측 도어(203) 및 중앙 도어(202)는 모두 하측 공기통로에 구비되며, 동축상에서 회전 가능하게 공조케이스(110)에 설치된다. 좌측 도어(201)는 좌측 공간(L)에, 우측 도어(203)는 우측 공간(R)에, 중앙 도어(202)는 중앙 공간(C)에 구비된다.
더욱 상세하게는, 좌측 도어(201)와 우측 도어(203) 중 하나의 회전축은 중공축으로 이루어진다. 또한, 중앙 도어(202)의 회전축은 중공축을 관통하여 엑츄에이터에 연결된다. 아울러, 좌측 도어(201) 및 우측 도어(203)의 회전축은 링크(220)를 통해 제1 온도조절도어(171)에 연결된다.
제1 온도조절도어(171)의 회전축(172)은 제2 엑츄에이터(240)에 연결되어 회전된다. 제1 온도조절도어(171)의 회전축(172)은 아암(250)에 연결된다. 레버(210)는 제2 온도조절도어(200) 중 우측 도어(203)의 회전축과 연결된다. 레버(210)에는 우측 도어(203)의 회전축에 삽입되는 결합부가 구비되며, 결합부의 내측에 통공(211)이 형성된다. 통공(211)을 통해 중앙 도어(202)의 회전축(207)이 관통하여 제1 엑츄에이터(230)에 결합된다.
우측 도어(203)의 회전축에는 중공축의 형태로 축 방향을 관통하는 중심 구멍(208)이 형성되며, 중앙 도어(202)의 회전축(207)이 중심 구멍(208)에 회전 가능하게 삽입되어 제1 엑츄에이터(230)에 연결된다.
더욱 상세하게는, 좌측 도어(201)는 돔 형상으로 이루어지고, 좌우 방향으로 양측에 회전축(204)이 형성된다. 좌측 도어(201)의 좌측 회전축(204)에는 레버(210a)가 삽입 결합되며, 레버(210a)는 링크(220a)를 통해 아암(250)에 연결된다. 좌측 도어(201)의 우측 회전축(204)은 중앙 도어(202)의 좌측 회전축(205)에 회전 가능하게 연결된다. 좌측 도어(201)의 우측 회전축(204)과 중앙 도어(202)의 좌측 회전축(205)은 3등분 격벽(118)에 회전 가능하게 지지된다.
중앙 도어(202)는 돔 형상으로 이루어지고, 좌측 회전축(205)은 좌측 도어(201)에 연결되며, 우측 회전축(207)은 우측 방향으로 공조케이스(110) 우측 외부에 구비된 엑츄에이터(230)까지 연장된다. 중앙 도어(202)의 우측 회전축(207)은 우측 도어(203)의 좌측 회전축(206) 및 우측 회전축(209)을 관통하여 공조케이스(110) 외측까지 연장된다. 중앙 도어(202)의 우측 회전축(207) 일부와 우측 도어(203)의 좌측 회전축(206)은 3등분 격벽(119)에 회전 가능하게 지지된다.
우측 도어(203)는 돔 형상으로 이루어지고, 좌측 회전축(206)에는 중앙 도어(202)의 우측 회전축(207)에 형성된 중심 구멍(208)에 회전 가능하게 삽입되며, 우측 회전축(209)에는 레버(210)가 삽입 결합된다. 레버(210)는 링크(220)를 통해 아암(250)에 연결된다. 실질적으로, 레버(210)는 우측 도어(203)의 우측 회전축(209)에 삽입 고정되고, 중앙 도어(202)의 우측 회전축(207)이 레버(210)에 형성된 통공(211)에 회전 가능하게 연결된다.
이러한 구성을 통해, 좌측 도어(201), 중앙 도어(202) 및 우측 도어(203)는 각각 개별적으로 공조케이스(110)에 회전 가능하게 설치되며, 좌측 도어(201) 및 우측 도어(203)는 링크를 통해 제1 온도조절도어(171)에 연동 구동되고, 중앙 도어(202)는 엑츄에이터(230)를 통해 개별적으로 구동된다.
제2 엑츄에이터(240)에 의해 제1 온도조절도어(171)가 회전되면 아암(250)도 회전되고, 아암(250)에 링크(220)를 통해 연결된 레버(210)가 회전되어 우측 도어(203)가 회전된다. 제1 엑츄에이터(230)는 직접 중앙 도어(202)에 연결되어 우측 도어(203) 및 좌측 도어(201)와 독립적으로 중앙 도어(202)가 회전 제어된다. 좌측 도어(201)는 우측 도어(203)와 동일하게 레버(210a)가 링크(220a)를 통해 제1 온도조절도어(171)에 연결되어 독립적으로 회전 제어된다.
한편, 도 12는 도 9의 변형 예인 2존 타입의 차량용 공조장치의 제2 온도조절도어를 도시한 사시도로서, 도 12를 참조하면, 2존 타입의 공조장치의 경우, 좌측 도어(201)의 좌측 회전축(204)에는 레버(210a)가 삽입 결합되며, 레버(210a)는 링크(220a)를 통해 아암(250)에 연결된다. 좌측 도어(201)의 우측 회전축(204)은 우측 도어(203)의 좌측 회전축(206)에 회전 가능하게 연결된다. 우측 도어(203)의 좌측 회전축(206)에는 좌측 도어(201)의 우측 회전축(204)이 회전 가능하게 삽입되며, 우측 회전축(209)에는 레버(210)가 삽입 결합된다. 레버(210)는 링크(220)를 통해 아암(250)에 연결된다.
차량 전석과 후석의 2개 영역의 독립적인 공조 제어를 수행하는 2존 타입에서는 온도조절도어를 링크를 통해 제어가 가능하지만, 차량 전석 좌측(운전석), 우측(조수석) 및 후석의 3개 영역의 독립적인 공조 제어를 수행하는 3존 타입에서는 후석 온도제어가 전석과 별개로 제어되어야 하기 때문에 링크를 통한 제어로는 구현이 불가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 후석 독립 제어를 위한 3개의 온도조절도어(하측 통로에 구비되는 보조 온도조절도어) 중 가운데 도어는 중공축을 통해 엑츄에이터로 직접 제어하고 좌우 양측의 도어는 링크 구조를 통해 제어함으로써, 링크와 엑츄에이터가 공용으로 고정될 수 있는 구조를 갖게 되며, 도어의 공용화로 원가 및 부품수를 감소시킬 수 있다.
정리하면, 보조 템프도어인 제2 온도조절도어(200)는 2존 및 3존 타입에 관계없이 항상 제1 온도조절도어(171)와 링크로 연동 구동되고, 3존 타입의 경우 콘솔 도어(중앙 도어) 구동 샤프트가 보조 템프도어(좌측 도어와 우측 도어 중 하나)를 통과하여 엑츄에이터에 연결된다. 이러한 구성을 통해, 보조 템프도어인 좌측 도어 및 우측 도어는 항시 링크 구동이 가능하다.
2존 타입의 공조장치의 경우, 보조 템프도어인 좌측 도어 및 우측 도어가 각각 주 템프도어인 제1 온도조절도어(171)와 연동 구동되므로 도어 샤프트 크기가 동일해도 무방하다. 하지만, 3존 타입의 공조장치의 경우, 콘솔 도어(중앙 도어)가 하나의 보조 템프도어(좌측 도어 또는 우측 도어)를 통과하여 엑츄에이터와 연결됨으로써, 반드시 직경이 다른 2개의 도어 샤프트가 요구된다.
공조케이스의 공용화를 위해, 공조케이스(110)의 좌우에 형성되는 도어 샤프트 중공부는 일측은 직경이 작고(예를 들어, 20파이) 타측은 직경이 크게(예를 들어, 40파이) 형성된다. 아울러, 2존 타입의 경우 타측의 보조 템프도어(좌측 도어 또는 우측 도어) 샤프트는 중공부에 대응하는 부분은 상대적으로 크게(예를 들어, 40파이)로 형성된다.
즉, 도 7을 참조하면, 3존 타입의 공조장치의 경우, 엑츄에이터(230)가 위치하는 우측의 샤프트 중공부(191)의 직경(d1)은 좌측의 중공부(192)의 직경(d2)보다 크게 형성된다. 우측의 샤프트에는 중앙 도어(202)의 회전축(207)이 관통하므로, 우측의 샤프트 중공부(191)는 좌측의 샤프트 중공부(192)보다 크게 형성한다. 2존 타입의 공조장치의 경우, 위의 3존 타입의 공조케이스를 그대로 사용 가능하며 이 경우 우측 도어(203)의 우측 샤프트 직경은 우측의 샤프트 중공부의 직경에 대응되게 형성한다. 이와 같이, 2존 타입 및 3존 타입의 공조장치에서 공조케이스를 공용화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이다.
도 13을 참조하면, 외기유입구(111a)를 통해 공조케이스(110) 내부로 유입된 외기는 상측 공기통로를 따라 증발기(120)를 통과하여 냉각된 후 히터코어(130)를 폐쇄하고 있는 제1 온도조절도어(171)에 의해 히터코어(130)를 바이패스하여 전석 페이스 벤트(113)를 통해 차량 실내 중 전석으로 토출된다. 이 경우, 공기통로의 좌우를 구획하는 2등분 격벽에 의해 전석측 운전석과 조수석의 독립적인 공조 제어가 이루어진다.
또한, 내기유입구(111b)를 통해 공조케이스(110) 내부로 유입된 내기는 하측 공기통로를 따라 증발기(120)를 통과하여 냉각된 후 히터코어(130)를 폐쇄하고 있는 제2 온도조절도어(200)에 의해 히터코어(130)를 바이패스하여 후석 페이스 벤트(115)를 통해 차량 실내 중 후석으로 토출된다. 이 경우, 하측 공기통로를 3개로 구획하는 3등분 격벽 및 좌측 도어(201), 우측 도어(203) 및 중앙 도어(202)의 독립적인 회전 제어에 의해 전석측 운전석과 조수석 및 후석측의 독립적인 공조 제어가 이루어진다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 외기유입구(111a)를 통해 공조케이스(110) 내부로 유입된 외기는 상측 공기통로를 따라 증발기(120)를 통과하고 히터코어(130)를 개방하고 있는 제1 온도조절도어(171)에 의해 히터코어(130)를 통과하여 가열된 후 전석 페이스 벤트(113)를 통해 차량 실내 중 전석으로 토출된다. 이 경우, 공기통로의 좌우를 구획하는 2등분 격벽에 의해 전석측 운전석과 조수석의 독립적인 공조 제어가 이루어진다.
또한, 내기유입구(111b)를 통해 공조케이스(110) 내부로 유입된 내기는 하측 공기통로를 따라 증발기(120)를 통과하고 히터코어(130)를 개방하고 있는 제2 온도조절도어(200)에 의해 히터코어(130)를 통과하여 가열된 후 후석 페이스 벤트(115)를 통해 차량 실내 중 후석으로 토출된다. 이 경우, 하측 공기통로를 3개로 구획하는 3등분 격벽 및 좌측 도어(201), 우측 도어(203) 및 중앙 도어(202)의 독립적인 회전 제어에 의해 전석측 운전석과 조수석 및 후석측의 독립적인 공조 제어가 이루어진다.
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.
110: 공조케이스 111a: 외기유입구
111b: 내기유입구 111c: 분리벽
112: 디프로스트 벤트 113: 전석 페이스 벤트
114: 플로어 벤트 115: 후석 페이스 벤트
116: 후석 플로어 벤트
120: 증발기 130: 히터코어
140: 전기식 히터 153: 디프로스트 도어
154: 벤트 도어 155: 플로어 도어
157: 후석 온오프도어 158: 후석 모드도어
171: 제1 온도조절도어 174: 후석 보조온도조절도어
200: 제2 온도조절도어 210: 레버
220: 링크 230: 제1 엑츄에이터
240: 제2 엑츄에이터 250: 아암

Claims (12)

  1. 내부에 공기통로가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 공기통로에 구비되어 이를 통과하는 공기와 열교환하는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    차량 실내의 온도 조절 영역의 수에 따라 복수개의 온도조절도어의 구동을 링크(220)를 이용하여 수행하거나 각각 엑츄에이터를 이용하여 수행하며,
    상기 온도조절도어는 차량 폭 방향으로 이격되고 동축상에서 회전 가능한 복수개의 도어로 이루어지고, 상기 도어들 중 하나는 상기 링크(220)에 연결되며, 다른 하나는 엑츄에이터에 연결되고,
    상기 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기 사이의 공기통로 중 일부에 구비되는 제1 온도조절도어(171) 및 상기 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기 사이의 공기통로 중 다른 일부에 구비되는 제2 온도조절도어(200)를 구비하고, 상기 링크(220)는 상기 제1 온도조절도어(171)와 제2 온도조절도어(200)를 연결하며,
    상기 제2 온도조절도어(200)는, 차량 전석 좌측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 좌측 도어(201)와, 차량 전석 우측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 우측 도어(203)와, 상기 좌측 도어(201)와 우측 도어(203) 사이에 구비되며 차량 후석측으로 토출되는 공기의 온도를 조절하기 위한 중앙 도어(202)로 이루어지고,
    공조케이스(110)에 형성되는 좌측 도어(201)의 도어 샤프트의 중공부와 우측 도어(203)의 도어 샤프트의 중공부의 직경이 서로 상이한 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 좌측 도어 및 우측 도어의 샤프트 중 하나는 엑츄에이터에 연결되고,
    좌우 방향으로 공조케이스(110)에 형성되는 일측 도어 샤프트 중공부(191)의 지름(d1)은 타측 도어 샤프트 중공부(192)의 지름(d2)보다 크게 형성되며,
    상기 엑츄에이터는 상기 일측 도어 샤프트 중공부(191) 쪽에 배치되는 차량용 공조장치.
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  7. 제1 항에 있어서,
    상기 좌측 도어(201)와 우측 도어(203) 중 하나의 회전축은 중공축으로 이루어지고, 상기 중앙 도어(202)의 회전축은 상기 중공축을 관통하여 엑츄에이터에 연결되는 차량용 공조장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 좌측 도어(201) 및 우측 도어(203)의 회전축은 링크(220)를 통해 제1 온도조절도어(171)에 연결되는 차량용 공조장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 공기통로는 상측 공기통로와 하측 공기통로로 이루어지고,
    상기 제1 온도조절도어(171)는 상측 공기통로에 구비되며, 상기 제2 온도조절도어(200)는 하측 공기통로에 구비되는 차량용 공조장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 상측 공기통로에는 차량 폭 방향으로 좌우를 2개의 공기통로로 구획하는 2등분 격벽이 구비되고,
    상기 하측 공기통로에는 차량 폭 방향으로 좌우를 3개의 공기통로로 구획하는 3등분 격벽(118,119)이 구비되는 차량용 공조장치.
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