KR102536578B1 - 차량용 공조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스와 송풍장치는 대시패널을 기준으로 엔진룸측에 배치하고, 공조케이스에서 토출된 냉,온풍을 차실내로 분배하며 가열수단을 구비한 분배 덕트는 대시패널을 기준으로 차실내측에 배치한 시스템에서, 상기 분배덕트를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스의 냉방용 열교환기측으로 재공급하는 공기리턴덕트를 설치함으로써, 외기온도가 낮을 경우 상기 분배덕트의 가열수단을 통과한 뜨거운 공기를 냉방용 열교환기로 공급하여 시스템 전반적으로 난방 효율을 향상하고, 난방 토출온도의 증대 효과를 얻을 수 있는 차량용 공조 시스템을 제공하는데 있다.

Description

차량용 공조 시스템{Air conditioning system for vehicle}

본 발명은 차량용 공조 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스와 송풍장치는 대시패널을 기준으로 엔진룸측에 배치하고, 공조케이스에서 토출된 냉,온풍을 차실내로 분배하며 가열수단을 구비한 분배 덕트는 대시패널을 기준으로 차실내측에 배치한 시스템에서, 상기 분배덕트를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스의 냉방용 열교환기측으로 공급하는 공기리턴덕트를 설치하여 시스템 전반적으로 난방 효율을 향상시킨 차량용 공조 시스템을 제공하는데 있다.

일반적인 차량용 에어컨시스템은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.

상기 에어컨시스템의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진 또는 모터의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

상기 증발기는 차실내측에 설치된 공조케이스의 내부에 설치되어 냉방 역할을 하게 되는데, 즉, 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

또한, 차실내의 난방은, 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(미도시)를 이용하거나 또는 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 전기가열식히터(미도시)를 이용하게 된다.

한편, 상기 응축기(2)는 차량의 전방측에 설치되어 공기와 열교환하면서 방열을 하게 된다.

최근에는, 냉동사이클만을 이용하여 냉,난방을 수행하는 공조 시스템, 즉, 히트 펌프 시스템이 개발되고 있는바, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 공조케이스(10) 내부에 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)를 좌,우 구획되게 형성하고, 상기 냉풍통로(11)에는 냉방을 위한 증발기(4)를 설치하며, 상기 온풍통로(12)에는 난방을 위한 응축기(2)를 설치한 구조이다.

이때, 상기 공조케이스(10)의 출구측에는 차실내로 공기를 공급하는 복수개의 공기토출구(15)와, 차실외로 공기를 방출하는 복수개의 공기방출구(16)가 형성된다.

또한, 상기 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)의 각 입구측에는 개별작동하는 블로어(20)가 각각 설치된다.

상기한 공조 시스템에서 공조케이스(10)와 블로어(20)는, 차실내와 엔진룸을 구획하는 대시패널을 기준으로 엔진룸측에 설치된다.

따라서, 냉방모드시에는 상기 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍이 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 상기 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.

난방모드시에는 상기 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍이 상기 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 상기 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.

그러나, 상기 종래의 공조 시스템은, 외기온도가 낮을 경우 상기 증발기(4)로 유입되는 공기의 온도도 동시에 낮아져, 난방모드시 전체적인 작동 냉매유량도 적어지고 시스템 효율도 매우 떨어져 난방성능이 저하되는 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공조케이스와 송풍장치는 대시패널을 기준으로 엔진룸측에 배치하고, 공조케이스에서 토출된 냉,온풍을 차실내로 분배하며 가열수단을 구비한 분배 덕트는 대시패널을 기준으로 차실내측에 배치한 시스템에서, 상기 분배덕트를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스의 냉방용 열교환기측으로 공급하는 공기리턴덕트를 설치함으로써, 외기온도가 낮을 경우 상기 분배덕트의 가열수단을 통과한 뜨거운 공기를 냉방용 열교환기로 공급하여 시스템 전반적으로 난방 효율을 향상하고, 난방 토출온도의 증대 효과를 얻을 수 있는 차량용 공조 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 공조 시스템에 있어서, 냉풍통로와 온풍통로가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 냉풍통로와 온풍통로로 내,외기를 송풍하는 송풍장치와, 상기 공조케이스의 출구와 연결되고 내부에는 가열수단이 설치되어 상기 공조케이스에서 토출된 냉,온풍을 공기토출모드에 따라 차실내의 특정위치로 분배하는 분배덕트와, 상기 분배덕트를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스측으로 공급하도록 설치되는 공기리턴덕트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 공조케이스와 송풍장치는 대시패널을 기준으로 엔진룸측에 배치하고, 공조케이스에서 토출된 냉,온풍을 차실내로 분배하며 가열수단을 구비한 분배 덕트는 대시패널을 기준으로 차실내측에 배치한 시스템에서, 상기 분배덕트를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스의 냉방용 열교환기측으로 공급하는 공기리턴덕트를 설치함으로써, 외기온도가 낮을 경우 상기 분배덕트의 가열수단을 통과한 뜨거운 공기를 냉방용 열교환기로 공급하여 시스템 전반적으로 난방 효율을 향상하고, 난방 토출온도의 증대 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 에어컨시스템의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 차량용 공조 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템의 공조모듈과 분배덕트가 대시패널을 사이에 두고 결합된 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에서 분배덕트를 분리한 상태를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템에서 공조모듈을 나타내는 사시도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템의 공기리턴덕트 위치에서의 평단면도,
도 9는 도 6의 A-A선 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템에서 냉방모드를 나타내는 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템에서 난방모드를 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템에서 믹스모드를 나타내는 단면도이다.

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

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템은, 압축기(미도시) -> 난방용 열교환기(102) -> 팽창수단(미도시) -> 냉방용 열교환기(104)를 냉매순환라인(미도시)으로 연결하여, 상기 냉방용 열교환기(104)를 통해 냉방을 수행하고 상기 난방용 열교환기(102)를 통해 난방을 수행하는 것이다.

상기 냉방용 열교환기(104)는 증발기이고, 상기 난방용 열교환기(102)는 응축기이다.

이때, 상기 냉방용 열교환기(104)로는 증발기를 사용하고, 상기 난방용 열교환기(102)로는 냉매를 이용한 방식이 아닌 냉각수를 이용한 방식 즉 냉각수로 난방을 수행하는 열교환기인 히터코어(미도시)를 사용할 수도 있다. 물론 응축기나 히터코어 뿐만 아니라 전기가열식히터를 사용할 수도 있다.

이하에서는 편의상 냉방용 열교환기(104)로 증발기를 사용하고, 난방용 열교환기(102)로 응축기를 사용한 경우에 대해서만 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉방용 열교환기(104)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 토출하게 된다.

상기 난방용 열교환기(102)는, 상기 압축기에서 배출되어 난방용 열교환기(102)의 내부를 유동하는 고온 고압의 기상 냉매와 상기 난방용 열교환기(102)를 통과하는 공기를 상호 열교환시키게 되며, 이 과정에서 냉매는 응축되고, 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 된다.

이러한 상기 난방용 열교환기(102)는, 냉매순화라인(냉매파이프)을 지그재그 형태로 구성한 후 방열핀(미도시)을 설치한 구조, 또는 한 쌍의 헤더탱크 사이에 복수개의 튜브(미도시)를 연결 설치하고 각 튜브의 사이에 방열핀을 설치한 구조로 구성할 수 있다.

따라서, 상기 압축기에서 배출된 고온 고압의 기상 냉매가 상기 지그재그 형태의 냉매순환라인 또는 복수개 튜브를 따라 유동하면서 공기와 열교환하여 응축되고, 이때 상기 난방용 열교환기(102)를 통과하는 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 되는 것이다.

그리고, 상기 팽창수단(미도시)은 상기 난방용 열교환기(102)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 냉방용 열교환기(104)로 보내게 된다.

상기 팽창수단으로는 팽창밸브 또는 오리피스 구조를 사용할 수 있다.

상기 냉방용 열교환기(104)는 상기 팽창수단에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(110)내의 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 된다.

계속해서, 상기 냉방용 열교환기(104)에서 증발하여 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은, 송풍장치(130)에서 송풍되는 공기가 공조케이스(110)내로 유입되어 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉방용 열교환기(104)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 후 분배덕트(200)를 통해 차량 실내에 토출됨으로써 이루어지고,

차량 실내의 난방은, 송풍장치(130)에서 송풍되는 공기가 공조케이스(110)내로 유입되어 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 난방용 열교환기(102)의 내부를 순환하는 고온 고압의 기상 냉매의 방열로 가열되어 뜨거워진 후 분배덕트(200)를 통해 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

그리고, 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템은, 공조모듈(100)과, 분배덕트(200)가 서로 결합되어 구성된다.

상기 공조모듈(100)은, 상기 냉방용 열교환기(104)가 설치되는 냉풍통로(111) 및 상기 난방용 열교환기(102)가 설치되는 온풍통로(112)가 구획 형성되고 상기 냉,온풍통로(111,112)를 통과한 공기를 차실내측으로 토출하기 위한 출구(110b)가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)로 공기를 송풍하는 송풍장치(130)로 구성된다.

상기 분배덕트(200)는, 상기 공조케이스(110)의 출구(110b)와 연결되고, 상기 공조케이스(110)에서 토출된 공기를 공기토출모드에 따라 차실내의 특정위치로 분배하도록 모드도어(230)를 구비하여 구성된다.

그리고, 차실내와 엔진룸을 구획하는 대시패널(300)을 기준으로 상기 공조모듈(100)과 분배덕트(200)가 나누어 구성된다.

즉, 상기 공조모듈(100)은 상기 대시패널(300)을 기준으로 엔진룸측에 배치되고, 상기 분배덕트(200)는 상기 대시패널(300)을 기준으로 차실내측에 배치되는 것이다.

이처럼, 상기 냉방용 열교환기(104) 및 난방용 열교환기(102)가 설치된 공조케이스(110)와 송풍장치(130)로 구성된 공조모듈(100)은 대시패널(300)을 기준으로 엔진룸측에 배치하고, 공기를 차실내로 분배하도록 모드도어(230)를 갖는 분배덕트(200)는 대시패널(300)을 기준으로 차실내측에 배치하여 서로 결합함으로써, 소음을 유발하는 공조모듈(100)을 엔진룸측에 배치함에 따라 차실내의 소음 및 진동을 저감하고, 차실내측에는 분배덕트(200)만 배치하여 기존 시스템 대비 차실내 공간 확보를 극대화 할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 대시패널(300)에는, 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)가 상기 대시패널(300)을 관통하여 서로 결합되도록 관통부(310)가 형성되는데, 상기 관통부(310)는 도면에서와 같이 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)를 결합하기 위해서 1개만 형성하면 된다.

아울러, 상기 관통부(310)의 형상은 도면에서와 같이 사각 구조 뿐만아니라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 엔진룸측에 배치된 공조케이스(110)와 상기 차실내측에 배치된 분배덕트(200)는 상기 관통부(310)를 통해 서로 결합되는데, 즉, 상기 관통부(310) 위치에서 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)가 서로 결합되어 연결되는 것이다.

다시말해, 상기 대시패널(300)의 관통부(310)를 관통하는 상기 공조모듈(100)의 공조케이스(110) 출구(110b)와 상기 분배덕트(200)의 공기유입구(210)가 서로 결합된다.

한편, 상기 대시패널(300)에 형성된 관통부(310)를 통해 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)의 결합 뿐만 아니라 후술하는 공기리턴덕트(150)가 통과하게 된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)의 냉,온풍통로(111,112)는, 상기 공조케이스(110)의 내부에서 상,하 적층되는 구조로 배치되고, 상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)를 구획하는 구획벽(113)이 형성된다.

즉, 상기 공조케이스(110)의 내부를 상,하로 구획하는 구획벽(113)에 의해 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)가 상,하 적층되는 구조로 형성되는 것이다.

여기서, 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)가 상,하 적층되는 구조를 설명하면, 도면에서와 같이 상기 냉풍통로(111)는 상기 구획벽(113)의 하부에 배치되고, 상기 온풍통로(112)는 상기 구획벽(113)의 상부에 배치된다.

한편, 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)는, 상기 공조케이스(110)의 입구(110a)에서부터 상기 구획벽(113)에 의해 구획 형성되고 상기 공조케이스(110)의 출구(110b)에서 합류하도록 형성된다.

즉, 상기 공조케이스(110)의 출구(110b)에서는 상기 구획벽(114)이 생략되어 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)가 합류하게 되는 것이다.

또한, 상기 냉풍통로(111)에는 상기 냉방용 열교환기(104)가 설치되고, 상기 온풍통로(112)에는 상기 난방용 열교환기(102)가 설치된다. 상기 난방용 열교환기(102)로는 냉매 방식의 응축기, 냉각수 방식의 히터코어 그 외 전기가열식히터를 사용 할 수 있다.

아울러 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)의 상,하 배치 구조로 인해 상기 난방용 열교환기(102)와 냉방용 열교환기(104)도 상,하로 배치되게 된다.

다시말해, 후술하는 제1,2블로어(130a,130b)의 모터(133,137) 회전축이 향하는 축방향에 대해 직각방향으로 상기 난방용 열교환기(102)와 냉방용 열교환기(104)가 배치되는 것이다.

한편, 상기 냉방용 열교환기(104)가 설치된 냉풍통로(111)에는 냉풍이 유동하고, 상기 난방용 열교환기(102)가 설치된 온풍통로(112)에는 온풍이 유동하게 된다.

그리고, 상기 냉방용 열교환기(104)와 난방용 열교환기(102) 사이의 구획벽(113)에는, 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)를 연통시키는 바이패스통로(114)가 관통 형성되고, 상기 바이패스통로(114)에는 상기 바이패스통로(114)를 개폐하는 바이패스도어(115)가 설치된다.

상기 바이패스통로(114)는, 상기 냉풍통로(111)내의 냉방용 열교환기(104)를 통과한 냉풍 일부를 상기 온풍통로(112)측으로 바이패스시키게 되며, 상기 바이패스도어(115)는 냉방모드시 상기 바이패스통로(114)를 폐쇄하고, 난방모드시에는 상기 바이패스통로(114)를 선택적으로 개폐하게 된다.

따라서, 상기 바이패스도어(115)가 바이패스통로(114)를 폐쇄한 상태에서 냉방모드시에는 상기 냉풍통로(111)를 유동하면서 냉방용 열교환기(104)에 의해 냉각된 냉풍이 차실내로 공급되어 냉방을 수행하고 이때 온풍통로(112)를 유동하는 공기는 외부로 방출되며, 난방모드시에는 상기 온풍통로(112)를 유동하면서 난방용 열교환기(102)에 의해 가열된 온풍이 차실내로 공급되어 난방을 수행하고 이때 냉풍통로(111)를 유동하는 공기는 외부로 방출되게 된다.

또한, 상기 난방모드시, 차실내 제습이 필요한 경우에는 상기 바이패스도어(115)가 바이패스통로(114)를 개방하게 되며, 이 경우 상기 냉풍통로(111)를 유동하면서 냉방용 열교환기(104)에 의해 냉각 및 제습된 냉풍의 일부가 상기 바이패스통로(114)를 통해 온풍통로(112)측으로 바이패스된 후 차실내로 공급되어 제습 난방을 수행하게 된다.

그리고, 상기 난방용 열교환기(102)는 상기 온풍통로(112)내에서 공기유동방향으로 상기 바이패스통로(114) 보다 하류측에 설치된다. 따라서, 상기 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 가열된 냉풍이 상기 바이패스통로(114)를 통해 상기 난방용 열교환기(102)측으로 공급될 수 있는 것이다.

한편, 상기 냉방용 열교환기(104)는, 상기 냉풍통로(111)내에서 공기유동방향으로 상기 바이패스통로(114) 보다 상류측에 설치된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 일측에는 상기 냉방용 열교환기(104)를 통과한 냉풍을 외부로 방출하는 냉풍방출구(119a)와, 상기 냉풍방출구(119a)와 냉풍통로(111)를 개폐하는 냉풍 모드도어(120)가 구비되고,

상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 일측에는 상기 난방용 열교환기(102)를 통과한 온풍을 외부로 방출하는 온풍방출구(119b)와, 상기 온풍방출구(119b)와 온풍통로(112)를 개폐하는 온풍 모드도어(121)가 구비된다.

상기 냉풍방출구(119a)와 냉풍 모드도어(120)는 상기 냉풍통로(111)에서 냉방용 열교환기(104)의 하류측에 구비되고, 상기 온풍방출구(119b)와 온풍 모드도어(121)는 상기 온풍통로(112)에서 난방용 열교환기(102)의 하류측에 구비된다.

상기 냉풍방출구(119a)와 온풍방출구(119b)를 통해 방출되는 공기는 엔진룸을 거쳐 차량 외부로 방출되게 된다.

따라서, 냉방모드시에는 상기 냉풍 모드도어(120)가 냉풍통로(111)를 개방하고, 상기 온풍 모드도어(121)가 온풍방출구(119b)를 개방하게 되어, 상기 냉풍통로(111)를 유동하는 공기는 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉각된 후 분배덕트(200)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 상기 온풍통로(112)를 유동하는 공기는 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(119b)를 통해 외부로 배출되게 된다.

난방모드시에는 상기 온풍 모드도어(121)가 온풍통로(112)를 개방하고, 상기 냉풍 모드도어(120)가 냉풍방출구(119a)를 개방하게 되어, 상기 온풍통로(112)를 유동하는 공기는 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 가열된 후 분배덕트(200)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 상기 냉풍통로(111)를 유동하는 공기는 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(119a)를 통해 외부로 배출되게 된다.

그리고, 상기 공조케이스(110)의 입구(110a)측에는 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 공기를 송풍하도록 송풍장치(130)가 설치된다.

상기 송풍장치(130)는, 상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 토출구(134)가 연결되어 냉풍통로(111)측으로 공기를 송풍하는 제1블로어(130a)와, 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 입구(112a)측에 토출구(138)가 연결되어 온풍통로(112)측으로 공기를 송풍하는 제2블로어(130b)로 이루어진다.

상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 차량의 폭방향으로 서로 이격되어 마주하도록 배치된다.

상기 제1블로어(130a)는, 상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 연결되도록 상기 토출구(134)를 구비한 스크롤케이스(131)와, 상기 스크롤케이스(131)의 내부에 회전가능하게 설치되는 송풍팬(132)과, 상기 스크롤케이스(131)의 일측면에 형성되어 내,외기가 유입되는 인렛링(131a)과, 상기 스크롤케이스(131)의 타측면에 설치되어 상기 송풍팬(132)을 회전시키는 모터(133)로 이루어진다.

상기 인렛링(131a)은, 상기 스크롤케이스(131)에서 인테이크덕트(140)가 위치하는 일측면에 형성된다.

상기 제2블로어(130b)는, 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 입구(112a)측에 연결되도록 상기 토출구(138)를 구비한 스크롤케이스(135)와, 상기 스크롤케이스(135)의 내부에 회전가능하게 설치되는 송풍팬(136)과, 상기 스크롤케이스(135)의 일측면에 형성되어 내,외기가 유입되는 인렛링(135a)과, 상기 스크롤케이스(135)의 타측면에 설치되어 상기 송풍팬(136)을 회전시키는 모터(137)로 이루어진다.

상기 인렛링(135a)은, 상기 스크롤케이스(135)에서 인테이크덕트(140)가 위치하는 일측면에 형성된다.

상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 각각의 모터(133,137) 회전축이 동일 방향이 되도록 설치된다.

또한, 상기 제1블로어(130a)의 인렛링(131a)과 상기 제2블로어(130b)의 인렛링(135a)은 서로 마주하도록 형성된다.

한편, 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 스크롤케이스(131,135)는, 각각 내부에 설치된 송풍팬(132,136)을 중심으로 스크롤 형태로 형성된다. 따라서, 상기 스크롤케이스(131,135)의 내부에서 상기 송풍팬(132,136) 둘레의 공기통로는 스크롤 시작지점에서부터 끝지점으로 갈수록 그 단면적이 점차 커지게 된다.

아울러, 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 토출구(134,138)는, 상기 스크롤케이스(131,135)의 스크롤 형상 끝지점에서부터 연장 형성되어 상기 냉,온풍통로(111,112)와 연결되게 된다.

한편, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131)와 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135)는 스크롤 방향이 반대가 되도록 설치되어, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131)는 상기 구획벽(113)의 하부에 위치한 냉풍통로(111)와 연결되고, 상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135)는 상기 구획벽(113)의 상부에 위치한 온풍통로(112)와 연결된다.

그리고, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)의 사이에는, 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 각각 내,외기를 공급할 수 있도록 상기 제1,2블로어(130a,130b)와 연통되게 연결되는 인테이크덕트(140)가 설치된다.

즉, 상기 인테이크덕트(140)는, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)의 사이에 하나가 설치되어, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 상기 하나의 인테이크덕트(140)를 공용으로 사용하게 되는 것이다.

이처럼, 상기 인테이크덕트(140)를 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)의 사이에 설치함으로써, 각각 개별 작동하는 두 개의 블로어(130a,130b)를 사용하는 시스템에서 하나의 인테이크덕트(140)를 사용하므로 공간 효율을 극대화 할 수 있고, 이로인해 시스템의 크기 및 비용을 줄일 수 있다.

상기 인테이크덕트(140)는, 외기를 유입하는 외기유입구(141)와, 내기를 유입하는 내기유입구(142)와, 상기 제1블로어(130a)의 입구측에 배치되어 제1블로어(130a)에 대해 내기유입구(142)와 외기유입구(141)를 개폐하는 제1내외기전환도어(147)와, 상기 제2블로어(130b)의 입구측에 배치되어 제2블로어(130b)에 대해 내기유입구(142)와 외기유입구(141)를 개폐하는 제2내외기전환도어(148)를 구비하여 이루어진다.

한편, 상기 외기유입구(141)는 인테이크덕트(140)의 상부에 형성되고, 내기유입구(142)는 인테이크덕트(140)의 하부에 형성되는 것이 바람직하지만, 그 위치는 변경 가능하다.

상기 제1내외기전환도어(147)와 제2내외기전환도어(148)도 돔형 도어로 이루어진다.

이처럼, 하나의 인테이크덕트(140)를 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 사이에 설치하고, 상기 인테이크덕트(140)의 내부에는 제1,2내외기전환도어(147,148)를 설치하여, 상기 인테이크덕트(140)의 내,외기유입구(141,142)로 유입되는 내,외기를 상기 제1,2블로어(130a,130b)에 선택적으로 공급할 수 있다.

한편, 상기 외기유입구(141)와 내기유입구(142)에는, 각각 에어필터(미도시)가 설치되어, 외기유입구(141)와 내기유입구(142)로 유입되는 공기 중에 포함된 불순물을 제거하게 된다.

그리고, 상기 인테이크덕트(140)의 외기유입구(141)는 차량의 외부와 연통되고, 상기 인테이크덕트(140)의 내기유입구(142)는 차실내와 연통된다.

이때, 상기 공조케이스(110)에는, 차실내와 상기 송풍장치(130)의 내기유입구(142)를 연결하는 내기흡입덕트(143)가 설치되어 차실내의 내기를 상기 송풍장치(130)로 흡입하게 된다.

즉, 상기 내기흡입덕트(143)는, 상기 공조케이스(110)의 외측면에 설치되어 상기 인테이크덕트(140)의 내기유입구(142)와 차실내를 연통시키게 되는데, 이때 상기 내기흡입덕트(143)의 입구(143a)는 상기 대시패널(300)의 관통부(310)를 통해 차실내와 연통하게 된다.

한편, 상기 공조케이스(110)의 출구(110b)와 상기 내기흡입덕트(143)의 입구(143a)는, 상기 대시패널(300)을 향하는 공조케이스(110)의 일측면에 서로 인접 배치된다.

그리고, 상기 분배덕트(200)는, 상기 공조케이스(110)의 출구(110b)와 연결되는 공기유입구(210)와, 상기 공기유입구(210)로 유입된 공기를 차실내의 특정위치로 분배하는 복수개의 공기토출구(220)와, 상기 복수개 공기토출구(220)의 개도를 조절하는 상기 모드도어(230)로 이루어진다.

상기 복수개의 공기토출구(220)는, 상기 분배덕트(200)의 상부에 서로 구획되어 형성되는 디프로스트 벤트(221) 및 페이스 벤트(222)와, 상기 분배덕트(200)에서 상기 대시패널(300)과 인접한 쪽에 형성되는 플로어 벤트(223)로 이루어진다.

한편, 상기 디프로스트 벤트(221)는 차실내 앞유리쪽으로 공기를 토출하고, 상기 페이스 벤트(222)는 차실내 앞좌석 탑승자의 얼굴쪽으로 공기를 토출하며, 상기 플로어 벤트(223)는 차실내 탑승자의 발쪽으로 공기를 토출하게 된다.

또한, 상기 모드도어(230)는, 상기 디프로스트 벤트(221)와 페이스 벤트(222) 및 플로어 벤트(223)에 각각 설치되어 공기토출모드에 따라 각 벤트의 개도를 조절하게 된다.

한편, 상기 분배덕트(200)의 내부에는 분배덕트(200)내를 유동하는 공기를 선택적으로 가열하는 가열수단(240)이 설치된다.

즉, 시동 초기와 같이 난방성능이 부족한 경우 또는 외기온도가 매우 낮아 난방효율이 떨어진 경우에 상기 가열수단(240)을 작동시켜 난방성능을 높일 수 있다.

일예로, 난방모드시 저온(일예로 -20도 이하)의 외기가 공조케이스(110)로 유입될 경우 상기 가열수단(240)을 작동시켜, 가열수단(240)을 통과한 공기가 차실내로 토출되는 것이다.

상기 가열수단(240)은, 전기가열식히터인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 분배덕트(200)를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스(110)측으로 공급하도록 공기리턴덕트(150)가 설치된다.

상기 공기리턴덕트(150)는, 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240)을 통과한 공기를 상기 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104)측으로 공급하도록 설치된다.

즉, 외기온도가 저온일 경우에는 상기 분배덕트(200)내의 가열수단(240)이 작동하게 되는데, 이때 상기 가열수단(240)을 통과한 뜨거운 공기의 일부를 상기 공기리턴덕트(150)를 통해 상기 냉방용 열교환기(104)측으로 다시 공급함으로써, 시스템(히트펌프 시스템) 전반적으로 난방 효율을 향상하고, 난방 토출온도의 증대 효과를 얻을 수 있는 등 난방 성능을 향상할 수 있다.

상기 공기리턴덕트(150)의 입구(150a)는 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240) 하류측과 연결되고, 출구(150b)는 상기 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104) 상류측과 연결된다.

따라서, 상기 분배덕트(200)에서 가열수단(240)을 통과한 공기의 일부가 상기 공기리턴덕트(150)를 통해 상기 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104) 상류측으로 리턴한 후 냉방용 열교환기(104)를 통과하게 되는 것이다.

한편, 상기 공기리턴덕트(150)는, 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)의 외측에 배치되며, 이때 상기 공기리턴덕트(150)는 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)의 외측에 배치된 상태에서 상기 대시패널(300)의 관통부(310)를 관통하여 설치된다.

그리고, 상기 공기리턴덕트(150)에는, 공기리턴덕트(150)를 개폐하는 개폐도어(151)가 설치된다.

상기 개폐도어(151)는, 상기 공기리턴덕트(150)의 입구(150a)측과 출구(150b)측에 각각 설치된다.

따라서, 외기온도가 저온으로 내려갈 경우 상기 2개의 개폐도어(151)가 열리게 되어 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240)을 통과한 뜨거운 공기가 공기리턴덕트(150)를 통해 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104)로 공급되고, 외기온도가 저온이 아닐 경우 일예로 상온일 경우에는 상기 2개의 개폐도어(151)가 닫히게 된다.

다시말해, 상기 개폐도어(151)는 상기 냉방용 열교환기(104)로 유입되는 공기의 온도 또는 외기온도가 설정온도 보다 높으면 도 7과 같이 상기 공기리턴덕트(150)를 폐쇄하고, 설정온도 보다 낮으면 도 8과 같이 상기 공기리턴덕트(150)를 개방하도록 제어된다.

물론, 상기 개폐도어(151)의 작동 각도를 조절하여 외기온도에 따라 공기리턴덕트(150)를 통해 리턴하는 공기의 양을 조절할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템의 냉매유동과정을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 난방용 열교환기(102)로 유입된다.

상기 난방용 열교환기(102)로 유입된 기상 냉매는, 난방용 열교환기(102)를 통과하는 공기와 열교환하게 되고, 이 과정에서 냉매가 냉각되면서 액상으로 상변화하게 된다.

상기 난방용 열교환기(102)에서 배출된 액상냉매는, 상기 팽창수단으로 유입되어 감압 팽창 된다.

상기 팽창수단에서 감압 팽창된 냉매는, 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 냉방용 열교환기(104)로 유입되고, 상기 냉방용 열교환기(104)로 유입된 냉매는 냉방용 열교환기(104)를 통과하는 공기와 열교환하여 증발하게 된다.

이후, 상기 냉방용 열교환기(104)에서 배출된 저온 저압의 냉매는, 상기 압축기로 유입된 후 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

이하, 냉방모드, 난방모드, 믹스모드시의 공기유동과정을 설명하기로 한다.

가. 냉방모드

냉방모드시에는, 도 10과 같이, 상기 냉풍 모드도어(120)가 상기 냉풍통로(111)를 개방하도록 작동하고, 상기 온풍 모드도어(121)는 상기 온풍방출구(119b)를 개방하도록 작동하게 된다.

그리고, 내기모드 또는 외기모드에 따라 제1,2내외기전환도어(147,148)가 작동하여 상기 제1,2블로어(130a,130b)측으로 내기나 외기를 선택적으로 공급하게 된다.

따라서, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 작동하게 되면, 상기 인테이크덕트(140)로 유입되는 내기 또는 외기가 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 흡입된 후 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 각각 공급된다.

상기 냉풍통로(111)로 공급되는 공기는 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉각된 후 분배덕트(200)로 유동하고, 이후 공기토출모드에 따라 모드도어(230)에 의해 개방된 공기토출구(220)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.

이때, 상기 온풍통로(112)로 공급되는 공기는 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(119b)를 통해 차실외로 배출된다.

나.난방모드

난방모드시에는, 도 11과 같이, 상기 온풍 모드도어(121)가 온풍통로(112)를 개방하도록 작동하고, 상기 냉풍 모드도어(120)는 상기 냉풍방출구(119a)를 개방하도록 작동하게 된다.

그리고, 내기모드 또는 외기모드에 따라 제1,2내외기전환도어(147,148)가 작동하여 상기 제1,2블로어(130a,130b)측으로 내기나 외기를 선택적으로 공급하게 된다.

따라서, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 작동하게 되면, 상기 인테이크덕트(140)로 유입되는 내기 또는 외기가 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 흡입된 후 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 각각 공급된다.

상기 온풍통로(112)로 공급되는 공기는 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 가열된 후 분배덕트(200)로 유동하고, 이후 공기토출모드에 따라 모드도어(230)에 의해 개방된 공기토출구(220)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.

이때, 상기 냉풍통로(111)로 공급되는 공기는 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(119a)를 통해 차실외로 배출된다.

그리고, 외기온도가 저온(0도 ~ -20도 또는 -20도 이하)일 경우에는 상기 가열수단(240)이 작동하여 분배덕트(200)를 통과하는 공기를 가열하게 되고, 아울러 상기 공기리턴덕트(150)의 개폐도어(151)가 개방되어, 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240)을 통과한 뜨거운 공기의 일부가 상기 공기리턴덕트(150)를 통해 리턴하여 상기 냉방용 열교환기(104)로 공급된다.

다. 믹스모드

믹스모드시에는, 도 12와 같이, 상기 냉풍 모드도어(120)가 상기 냉풍통로(111)를 개방하고, 상기 온풍 모드도어(121)는 온풍통로(112)를 개방하도록 작동하게 된다.

그리고, 내기모드 또는 외기모드에 따라 제1,2내외기전환도어(147,148)가 작동하여 상기 제1,2블로어(130a,130b)측으로 내기나 외기를 선택적으로 공급하게 된다.

따라서, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 작동하게 되면, 상기 인테이크덕트(140)로 유입되는 내기 또는 외기가 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 흡입된 후 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 각각 공급된다.

상기 냉풍통로(111)로 공급되는 공기는 냉방용 열교환기(104)를 통과하면서 냉각된 후 분배덕트(200)로 유동하고, 상기 온풍통로(112)로 공급되는 공기는 난방용 열교환기(102)를 통과하면서 가열된 후 분배덕트(200)로 유동하게 된다.

계속해서, 상기 분배덕트(200)로 유동한 냉풍과 온풍은 서로 믹싱된 후, 공기토출모드에 따라 모드도어(230)에 의해 개방된 공기토출구(220)를 통해 차실내로 토출되게 된다.

100: 공조모듈
102: 난방용 열교환기 104: 냉방용 열교환기
110: 공조케이스 111: 냉풍통로
112: 온풍통로 113: 구획벽
114: 바이패스통로 115: 바이패스도어
119a: 냉풍방출구 119b: 온풍방출구
120: 냉풍 모드도어 121: 온풍 모드도어
130: 송풍장치 130a: 제1블로어
130b: 제2블로어 131,135: 스크롤케이스
132,136: 송풍팬 133,137: 모터
134,138: 토출구
140: 인테이크덕트 141: 외기유입구
142: 내기유입구 143: 내기흡입덕트
147: 제1내외기전환도어 148: 제2내외기전환도어
150: 공기리턴덕트 151: 개폐도어
200: 분배덕트 210: 공기유입구
220: 공기토출구 221: 디프로스트 벤트
222: 페이스 벤트 223: 플로어 벤트
230: 모드도어 300: 대시패널
310: 관통부

Claims (13)

1. 차량용 공조 시스템에 있어서,
   냉풍통로(111)와 온풍통로(112)가 형성된 공조케이스(110)와,
   상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)로 내,외기를 송풍하는 송풍장치(130)와,
   상기 공조케이스(110)의 출구(110b)와 연결되고 내부에는 가열수단(240)이 설치되어 상기 공조케이스(110)에서 토출된 냉,온풍을 공기토출모드에 따라 차실내의 특정위치로 분배하는 분배덕트(200)와,
   상기 분배덕트(200)를 유동하는 공기의 일부를 상기 공조케이스(110)측으로 공급하도록 설치되는 공기리턴덕트(150)를 포함하며,
   상기 냉풍통로(111)에는 냉방용 열교환기(104)가 설치되고, 상기 온풍통로(112)에는 난방용 열교환기(102)가 설치되고,
   상기 공기리턴덕트(150)는, 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240)을 통과한 공기를 상기 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104)측으로 공급하도록 설치되며,
   상기 공기리턴덕트(150)의 입구(150a)는 상기 분배덕트(200)의 가열수단(240) 하류측과 연결되고, 출구(150b)는 상기 공조케이스(110)의 냉방용 열교환기(104) 상류측과 연결되며,
   상기 공기리턴덕트(150)에는, 공기리턴덕트(150)를 개폐하는 개폐도어(151)가 설치되고,
   상기 개폐도어(151)는, 상기 냉방용 열교환기(104)로 유입되는 공기의 온도 또는 외기온도가 설정온도 보다 높으면 상기 공기리턴덕트(150)를 폐쇄하고, 설정온도 보다 낮으면 상기 공기리턴덕트(150)를 개방하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기리턴덕트(150)는, 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)의 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 개폐도어(151)는, 상기 공기리턴덕트(150)의 입구(150a)측과 출구(150b)측에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   차실내와 엔진룸을 구획하는 대시패널(300)을 기준으로 상기 공조케이스(110)는 엔진룸측에 배치되고, 상기 분배덕트(200)는 차실내측에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 대시패널(300)에는, 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)가 상기 대시패널(300)을 관통하여 서로 결합되도록 관통부(310)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공기리턴덕트(150)는, 상기 공조케이스(110)와 분배덕트(200)의 외측에 배치되어 상기 관통부(310)를 관통하여 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉,온풍통로(111,112)는, 상기 공조케이스(110)의 내부에서 상,하 적층되는 구조로 배치되고,
    상기 공조케이스(110)의 내부에는 상기 냉풍통로(111)와 온풍통로(112)를 구획하는 구획벽(113)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열수단(240)은, 전기가열식히터인 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.

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