KR102438662B1 - 공조 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공조 모듈에 관한 것으로, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 응축기 및 증발기로 공기를 공급하기 위한 블로어를 수용하는 하우징(100a)과, 상기 하우징(100a)의 일측에 형성되어 공기가 유입되는 공기 공급부(150, 170)와, 상기 하우징(100a)의 타측에 형성되어 상기 응축기를 거쳐 냉각된 공기 또는 상기 증발기를 거쳐 가열된 공기를 토출하는 공기 토출부(130)를 포함하며, 상기 하우징(100a)은 설치 공간에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 냉난방 장치를 하나의 소형 모듈로 구성함으로써 차실 내에 손쉽게 탈착이 가능하며, 운전석과 보조석 및 후방 좌석까지 골고루 냉방 및 난방을 할 수 있다. 또한, 탈착이 가능하고 차량의 엔진이 작동하지 않아도 독립적으로 구동될 수 있어 휴대용으로도 사용이 가능한 장점이 있다.

Description

공조 모듈{Air conditioning module}
본 발명은 공조 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방 장치를 하나의 소형 모듈로 구성함으로써 휴대 및 장착이 용이한 공조 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 공조장치는 차량이나 건물의 실내 공기를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로, 점차 소형화되고 있는 추세이다.
공조장치는 외기나 내기를 선택적으로 유입시켜 공기를 가열 또는 냉각해 차량의 차실 또는 건물의 실내로 공급함으로써 대상 공간을 냉방 또는 난방한다.
통상적으로 차량의 차실을 냉방하기 위한 장치는 주변의 열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기와, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매를 응축시키는 응축기와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다. 차량의 차실을 난방하기 위한 장치는 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어나 별도의 전기 가열식 히터 등으로 구성된다.
최근에는 냉동 사이클만을 이용하여 냉난방을 수행하는 히트 펌프 시스템(heat pump system)이 적용되는 경우도 증가하고 있다. 차량용 히트 펌프 시스템의 일 예가 한국특허등록 제10-1338464호에 개시되어 있다.
그런데 이러한 종래의 차량용 공조장치는 난방을 위해 엔진의 냉각수를 이용하며, 엔진이 작동되지 않은 상태에서 난방을 하기 위해서는 별도의 히터가 필요한 문제가 있다. 또한, 크기가 크고 차량 내부에서만 활용이 가능한 단점이 있다. 따라서 소형화되고 장착 및 활용성이 높은 차량용 공조장치의 개발이 요구되고 있다.
한국특허등록 제10-1338464호(등록일 2013. 12. 02)
본 발명의 목적은 냉난방 장치를 하나의 소형 모듈로 구성함으로써 휴대 및 장착이 용이한 공조 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공조 모듈은, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 응축기 및 증발기로 공기를 공급하기 위한 블로어를 수용하는 하우징(100a)과, 상기 하우징(100a)의 일측에 형성되어 공기가 유입되는 공기 공급부(150, 170)와, 상기 하우징(100a)의 타측에 형성되어 상기 응축기를 거쳐 냉각된 공기 또는 상기 증발기를 거쳐 가열된 공기를 토출하는 공기 토출부(130)를 포함하며, 상기 하우징(100a)은 설치 공간에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(100a)은 차량의 차실(10) 내에 배치된 콘솔 덕트(11)에 형성된 상기 설치 공간에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 공기 공급부(150, 170)는 상기 응축기로 공기를 공급하기 위한 응축기용 공기 공급부(150)와, 상기 증발기로 공기를 공급하기 위한 증발기용 공기 공급부(170)를 포함한다.
상기 하우징(100a)은 상기 차량의 외부와 연통되는 배기부(190)를 더 포함하며, 냉방 모드일 때 상기 응축기에서 발생된 가열된 공기와, 난방 모드일 때 상기 증발기에서 발생된 냉각된 공기는 상기 배기부(190)를 통해 상기 차량의 외부로 배기되는 것을 특징으로 한다.
상기 콘솔 덕트(11)는 상기 공조 모듈(100)이 삽입되는 안착부(13)를 포함한다.
상기 콘솔 덕트(11)는 상기 안착부(13)를 개폐하는 커버부재(15)를 더 포함한다.
상기 공조 모듈(100)은 상기 하우징(100a)의 일측에 구비되어 냉방 모드 또는 난방 모드를 선택할 수 있는 컨트롤 패널을 더 포함한다.
상기 커버부재(15)는 상기 컨트롤 패널을 개폐하는 컨트롤 도어를 더 포함한다.
상기 차실(10)의 바닥면을 형성하는 플로어 패널(30)을 더 포함하며, 상기 플로어 패널(30)에는 상기 응축기용 공기 공급부(150)와 연통되는 흡기 유로 또는 배기부와 연통되는 배기유로가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 공조 모듈(100)은 상기 하우징(100a)의 일측 또는 타측에 구비되어 상기 차실의 전방 좌석 또는 후방 좌석으로 냉각된 공기 또는 가열된 공기를 토출하는 적어도 하나 이상의 공기 토출부(130)를 더 포함한다.
상기 공기 토출부(130)는 상기 하우징(100a)의 상측에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 공기 공급부(150, 170) 및 배기부(190)는 상기 하우징(100a)의 하측에 구비되는 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈은 냉난방 장치를 하나의 소형 모듈로 구성함으로써 차실 내에 손쉽게 탈착이 가능하며, 운전석과 보조석 및 후방 좌석까지 골고루 냉방 및 난방을 할 수 있다. 또한, 탈착이 가능하고 차량의 엔진이 작동하지 않아도 독립적으로 구동될 수 있어 휴대용으로도 사용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 전 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 상태를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 시 공기 유동을 나타낸 모식도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 전 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 상태를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈의 장착 시 공기 유동을 나타낸 모식도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈(100)은 차량의 차실(10) 내에 구비된 콘솔 덕트(11)에 탈착 가능하게 결합된다. 공조 모듈(100)은 콘솔 덕트(11)에 결합된 상태에서도 구동이 가능하고, 콘솔 덕트(11)로부터 분리된 상태에서 독립적으로도 구동이 가능하다.
콘솔 덕트(11)에는 공조 모듈(100)이 삽입되는 공간을 형성하는 안착부(13)가 구비되며, 안착부(13)에 공조 모듈(100)이 삽입된 상태에서 공조 모듈(100)이 외부로 노출되지 않도록 커버하는 커버부재(15)가 구비된다.
안착부(13)는 공조 모듈(100)이 삽입되는 공간을 형성하는 동시에, 공조 모듈(100)로 유입되거나 공조 모듈(100)로부터 배출되는 공기를 배기하기 위한 복수의 흡배기 유로가 형성된다.
흡배기 유로는 차량의 외부와 연통되어 외부 공기가 유입되는 흡기 유로와, 차실 내부와 연통되는 흡기 유로와, 차량의 외부와 연통되어 공조 모듈(100)로부터 배기되는 냉각 또는 가열된 공기를 배기하는 배기 유로로 구분될 수 있다. 흡배기 유로는 단순한 관통홀 형태로 콘솔 덕트(11) 및 차량의 플로어 패널(30)의 일측에 관통 형성되어 상호 연통될 수 있다. 또는, 흡배기 유로는 차량의 외부 및 플로어 패널(30), 콘솔 덕트(11), 공조 모듈(100)로 연결된 별도의 덕트 구조를 가질 수도 있다.
커버부재(15)는 안착부(13)의 상부를 커버하며, 힌지가 구비되어 회전식으로 개폐될 수도 있고, 슬라이딩 방식으로 개폐될 수도 있다. 커버부재(15)를 열어 공조 모듈(100)을 안착부(13)에 삽입한 후 닫음으로써 공조 모듈(100)의 설치가 간단하게 완료될 수 있다.
커버부재(15)는 일부분이 별도로 개폐 가능하게 형성됨으로써 공조 모듈(100)의 컨트롤 패널에 접근할 수 있는 컨트롤 도어(15a)를 포함할 수 있다. 공조 모듈(100)을 장착하고 커버부재(15)를 닫은 상태에서 컨트롤 도어(15a)만을 개방하여 공조 모듈(100)의 컨트롤 패널에 접근하고, 컨트롤 패널을 조작함으로써 공조 모듈(100)을 구동시킬 수 있다. 이를 위해, 컨트롤 도어는 공조 모듈(100)의 컨트롤 패널의 위치에 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 공조 모듈(100)은 외관을 형성하는 하우징(100a)과, 하우징(100a)의 상부 일측에 구비된 컨트롤 패널 및 컨트롤 패널을 개폐하는 패널 커버(110)와, 하우징(100a) 내부에 수용된 압축기 및 응축기, 팽창수단, 증발기, 블로어 등으로 구성된다.
편의상 도 3을 기준으로 컨트롤 패널이 구비된 쪽을 하우징(100a)의 전방, 그 반대쪽을 후방이라고 정의하고 설명하기로 한다.
하우징(100a)의 전방 상측에는 응축기 또는 증발기를 거쳐 냉각 또는 가열된 공기를 차실(10) 내로 토출하는 공기 토출부(130)가 형성된다.하우징(100a)의 전방 상측 및 후방 하측에는 차량 외부로 배기될 공기를 토출하는 복수의 배기부(190)가 형성될 수 있다. 또한, 하우징(100a)의 양측 하단에는 응축기 또는 증발기로 공기를 공급하기 위한 복수의 공기 공급부(150, 170)가 형성될 수 있다. 공조 모듈(100)은 하우징(100a)의 전방이 차실(10)의 전방을 향하도록 설치될 수도 있고, 하우징(100a)의 후방이 차실(10)의 전방을 향하도록 설치될 수도 있다. 공조 모듈(100)의 설치 방향에 따라 커버부재(15) 및 흡배기 유로 역시 공조 모듈(100)의 설치 방향에 맞추어 그 위치가 변경될 수 있다.
압축기는 기체 상태의 냉매를 압축해 고온 고압의 기체 상태로 만들어 응축기로 공급한다. 압축기는 차량 내부의 전원 공급부나 배터리, 외부 전원 등으로부터 동력을 전달받아 구동될 수 있으며, 압축기의 구동을 위해 공조 모듈(100) 내에도 배터리 등의 동력원이 구비될 수 있다.
응축기는 압축기에서 압축된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환하여 중온 고압의 액상 냉매로 응축시켜 팽창 수단으로 보낸다. 응축기에서 냉매로부터 열을 빼앗아 응축시키면서 외기를 가열하게 되므로, 응축기를 통해 외기가 가열되어 난방을 위한 따뜻한 공기를 생성할 수 있다. 이를 위해, 응축기에는 외부의 공기가 공급되어야 하므로 공기 공급부(150, 170) 중 응축기에 연결되는 응축기용 공기 공급부(150)는 차량의 외부로부터 공기를 공급받을 수 있도록 전술한 흡배기 유로에 연통되는 것이 바람직하다.
팽창수단은 응축기에서 토출된 액상 냉매를 급속 팽창해 저온 저압의 습포화 상태로 만들어 증발기로 전달한다.
증발기는 팽창수단에서 전달된 냉매를 외기와 열교환하여 증발시켜 다시 기화 상태로 만들어 압축기로 토출한다. 증발기는 냉매를 증발시키기 위해 외부의 열을 빼앗는 역할을 하므로 증발기를 통과하는 공기를 냉각시킨다. 이에 따라 증발기로 유입된 외기는 냉방을 위한 차가운 공기가 된다. 증발기로의 공기 공급은 냉방 효율의 향상을 위해 차량의 외부로부터 유입된 외기가 아닌 차실 내부의 공기를 공급하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 공기 공급부(150, 170) 중 증발기에 연결되는 증발기용 공기 공급부(170)는 차실 내부로부터 공기를 공급받을 수 있도록 차실 내부와 연통되는 것이 바람직하다. 따라서 콘솔 덕트(11)에도 증발기용 공기 공급부(170)와 연통되는 흡기 유로가 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 설명에서 고온, 중온, 저온은 압축기에서의 냉매 온도가 응축기에서의 냉매 온도보다 상대적으로 높고, 응축기에서의 냉매 온도가 증발기에서의 냉매 온도보다 상대적으로 낮다는 의미이며, 절대적인 온도값을 의미하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 고압, 저압 역시 상대적으로 고압, 저압이라는 의미로 이해되어야 할 것이다.
응축기 및 증발기가 모듈화되어 하우징(100a) 내에 모두 설치되어 있기 때문에 냉방 모드에서도 따뜻한 공기가 발생되고, 난방 모드에서도 차가운 공기가 발생된다. 냉방 모드에서 발생된 가열 공기 및 난방 모드에서 발생된 냉각 공기는 차실(10)이 아닌 차량의 외부로 배출시켜야 하므로 하우징(100a) 내부에는 복수의 도어 및 유로가 형성된다. 이렇게 형성된 유로는 도어에 의해 개폐되고, 냉방 모드에서 발생된 가열 공기 및 난방 모드에서 발생된 냉각 공기는 전술한 배기부(190)를 통해 플로어 패널(30)에 형성된 배기 유로를 거쳐 차량의 외부로 배기된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 과정을 통해 생성된 차가운 공기 또는 따뜻한 공기는 하우징(100a)에 형성된 공기 토출부(130)를 통해 차실(10) 내부로 토출된다. 공기 토출부(130)는 운전석 및 조수석 쪽을 향하도록 형성될 수도 있고, 도면에 도시하지는 않았으나, 후방 좌석 쪽을 향하도록 형성될 수도 있다. 또는, 하우징(100a)의 전방 및 후방에 모두 형성되어 운전석 및 조수석과 후방 좌석 모두로 냉기 또는 온기를 보낼 수도 있다.
냉기 또는 온기의 토출 방향은 컨트롤 패널의 조작에 의해 선택적으로 이루어질 수 있으며, 컨트롤 패널을 직접 조작하여 공조 모듈(100)을 구동할 수도 있고, 별도의 리모컨 등을 이용해 무선으로 공조 모듈(100)을 구동할 수도 있다.
또한, 공조 모듈(100)이 차량에 장착된 상태에서 차량의 내부 전원과 연결되어 구동될 경우, 차량에 구비된 컨트롤 패널을 통해 공조 모듈(100)을 제어할 수도 있다.
전술한 실시 예에서는 편의상 공조 모듈이 차실 내의 콘솔 덕트에 탈착 가능하게 결합되는 예를 설명하였으나, 공조 모듈(100)은 차실의 후방 좌석 중앙의 팔걸이 부분에 결합될 수도 있다. 또는, 후방 좌석 등받이 뒤편의 리어 패널 상에 장착 또는 삽입될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 모듈(100)은 배터리 등의 동력원을 구비할 수 있으므로 차량에서 분리하여 차량의 외부에서 단독적으로 구동이 가능하며, 외부 전원을 연결하여 사용할 수도 있다. 따라서 휴대용 또는 레저용으로 공조 모듈(100)을 분리하여 이동 및 사용할 수 있는 장점이 있다. 공조 모듈(100)이 차량의 콘솔 덕트(11) 내에 삽입될 수 있을 정도의 크기를 가지므로 차량 내에서의 사용은 물론, 사용자가 공조 모듈(100)을 분리해 휴대함에 있어 불편함 없이 사용할 수 있어 휴대성 및 활용도가 높은 장점이 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.
10: 차실 11: 콘솔 덕트
15: 커버부재 30: 플로어 패널
100: 공조 모듈 100a: 하우징
110: 패널 커버 130: 공기 토출부
150: 응축기용 공기 공급부
170: 증발기용 공기 공급부
190: 배기부

Claims (12)

  1. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 응축기 및 증발기로 공기를 공급하기 위한 블로어를 수용하는 하우징(100a)과,
    상기 하우징(100a)의 일측에 형성되어 공기가 유입되는 공기 공급부(150, 170)와,
    상기 하우징(100a)의 타측에 형성되어 상기 응축기를 거쳐 가열된 공기 또는 상기 증발기를 거쳐 냉각된 공기를 토출하는 공기 토출부(130)를 포함하며,
    상기 하우징(100a)은 설치 공간에 탈착 가능하게 결합되는 공조 모듈(100)로,
    상기 하우징(100a)은 차량의 차실(10) 내에 배치된 콘솔 덕트(11)에 형성된 상기 설치 공간에 설치되고,
    상기 콘솔 덕트(11)는 상기 공조 모듈(100)이 삽입되는 안착부(13)를 포함하고,
    상기 안착부(13)는 상기 공조 모듈(100)이 삽입되는 공간을 형성하는 동시에, 상기 공조 모듈(100)로 유입되거나 상기 공조 모듈(100)로부터 배출되는 공기를 배기하기 위한 복수의 흡배기 유로가 형성되고,
    상기 흡배기 유로는 차량의 외부와 연통되어 외부 공기가 유입되는 흡기 유로와, 차량의 차실(10) 내부와 연통되는 흡기 유로와, 차량의 외부와 연통되어 상기 공조 모듈(100)로부터 배기되는 냉각 또는 가열된 공기를 배기하는 배기 유로로 구분되고,
    상기 공조 모듈(100)은 상기 하우징(100a)의 일측에 구비되어 냉방 모드 또는 난방 모드를 선택할 수 있는 컨트롤 패널을 더 포함하고,
    상기 하우징(100a)은 냉방 모드일 때 상기 응축기에서 발생된 가열된 공기와, 난방 모드일 때 상기 증발기에서 발생된 냉각된 공기를 차량의 외부로 배출시키기 위한 복수의 유로 및 이를 개폐시키는 복수의 도어를 포함하고,
    상기 컨트롤 패널을 조작하여 상기 공조 모듈(100)로부터 발생되는 냉각된 공기 또는 가열된 공기의 토출 방향을 선택 가능한 것을 특징으로 하는 공조 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급부(150, 170)는 상기 응축기로 공기를 공급하기 위한 응축기용 공기 공급부(150)와, 상기 증발기로 공기를 공급하기 위한 증발기용 공기 공급부(170)를 포함하는 공조 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(100a)은 상기 차량의 외부와 연통되는 배기부(190)를 더 포함하며, 냉방 모드일 때 상기 응축기에서 발생된 가열된 공기와, 난방 모드일 때 상기 증발기에서 발생된 냉각된 공기는 상기 배기부(190)를 통해 상기 차량의 외부로 배기되는 것을 특징으로 하는 공조 모듈.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 콘솔 덕트(11)는 상기 안착부(13)를 개폐하는 커버부재(15)를 더 포함하는 공조 모듈.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 커버부재(15)는 상기 컨트롤 패널을 개폐하는 컨트롤 도어를 더 포함하는 공조 모듈.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 차실(10)의 바닥면을 형성하는 플로어 패널(30)을 더 포함하며, 상기 플로어 패널(30)에는 상기 응축기용 공기 공급부(150)와 연통되는 흡기 유로 또는 배기부와 연통되는 배기유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 공조 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공조 모듈(100)은 상기 하우징(100a)의 일측 또는 타측에 구비되어 상기 차실의 전방 좌석 또는 후방 좌석으로 냉각된 공기 또는 가열된 공기를 토출하는 적어도 하나 이상의 공기 토출부(130)를 더 포함하는 공조 모듈.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 공기 토출부(130)는 상기 하우징(100a)의 상측에 구비되는 것을 특징으로 하는 공조 모듈.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 공기 공급부(150, 170) 및 배기부(190)는 상기 하우징(100a)의 하측에 구비되는 것을 특징으로 하는 공조 모듈.
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