KR102629327B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

증발기를 통과한 냉풍이 바로 벤트출구로 토출되도록 직결 유로를 형성하고 히터코어를 통과한 온풍이 바로 플로어출구로 토출되도록 직경 유로를 형성하되, 냉풍과 온풍의 믹스 모드 시 믹싱 성능도 함께 확보될 수 있는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 공기유입구 및 공기토출구가 형성되고 내부에 공기 통로가 형성된 케이스와, 상기 공기유입구로 공기를 송풍하는 블로어 유닛과, 상기 케이스의 공기 통로 상에 공기 유동 방향으로 순차로 구비되는 냉각 수단 및 가열 수단을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 케이스의 공기토출구는 플로어 토출구 및 벤트 토출구를 구비하고, 상기 냉각 수단을 통과하는 냉풍 유로와 벤트 토출구가 직선상에 배치되며 상기 가열 수단을 통과하는 온풍 유로와 플로어 토출구가 직선상에 배치되고, 상기 가열 수단을 통과하는 공기 중 일부를 플로어 토출구로 바로 토출시키는 온풍직결수단이 구비된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 후석 측에 설치되어 차량 전방의 공조장치와 별도로 차량 후석의 공조를 수행하는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치이다. 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와 가열작용을 위한 히터코어가 구비된다. 차량용 공조장치는 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.

차량용 공조장치는 냉방 또는 난방용 공기가 차량 실내 전방의 인스트루먼트 패널에 설치된 벤트 덕트로부터 토출되도록 구성되어 있으므로, 실내 공간이 넓은 차량, 예컨대 고급 승용차 또는 밴이나 RV로 통칭되는 4륜 구동차량 등 대형 차량의 경우에는 뒷좌석까지 냉방 또는 난방효과가 충분하게 미치지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 실내 공간이 넓은 차량의 경우에는 뒷좌석에 대한 냉방 및 난방 성능을 보조하기 위하여 사이드 아웃 패널(Side Out PNL)과 러기지 트림 사이에 별도의 리어(Rear) 공조장치를 설치하고 있다.

도 1은 종래의 다른 차량용 리어 공조장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 리어 공조장치는 케이스(10)를 구비한다. 케이스(10)는 내부 일단에 내,외기 유입구(11a,11b)를 갖는 송풍통로(11)와, 송풍통로(11)로부터 차량의 루프 측으로 공기를 송풍하기 위한 벤트덕트와 연통되는 벤트출구(12)와, 차량의 플로어 측으로 공기를 송풍하기 위한 플로어덕트와 연통되는 플로어출구(13)를 구비한다. 케이스(10)는 송풍통로(11)로부터 벤트출구(12)와 플로어출구(13)까지 이어지는 하나의 공기유로(14)를 형성한다.

송풍통로(11) 내에는 내,외기 유입구(11a,11b)를 통해 내,외기를 강제로 유입하는 블로어 유닛(20)이 설치되며, 블로어 유닛(20)에 가장 인접한 공기유로(14a) 내에는 증발기(30)가 수직으로 설치된다. 증발기(30)의 하류 측에는 소정 간격 이격되어 히터코어(40)가 대략 수직으로 설치되며, 히터코어(40)의 후방부는 케이스(10)와 일정 간격을 유지하여 온풍유로(14b)가 형성된다.

증발기(30)와 히터코어(40)의 사이에는 냉방모드 시 히터코어(40)로 공기가 유입되지 않도록 차단하고 난방모드 시 히터코어(40)로 공기가 유입되도록 공기유로를 차단하는 온도조절도어(50)가 축부(51)를 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 온도조절도어(50)의 위치에 따라 냉방 모드와 난방 모드와 믹싱 모드가 결정된다. 즉, 온도조절도어(50)가 점선 상태로 도시된 위치로 회동되어 냉풍유로(14c)를 폐쇄할 경우에는 난방 모드이고, 온도조절도어(50)가 실선 상태로 도시된 위치로 회동되어 히터코어(40) 측으로의 공기 유동을 차단하는 경우에는 냉방 모드이며, 도어(50)가 이점쇄선 상태로 도시된 위치로 회동된 경우에는 믹싱 모드이다.

믹싱 모드는 증발기(30)를 통과하여 열교환된 냉기중의 일부가 히터코어(40)를 통과함과 아울러 나머지는 히터코어(40)를 통과하지 않고 냉풍유로(14c)를 통과하게 되는데, 히터코어(40)를 통과하여 열교환된 온기와 히터코어(40)를 통과하지 않은 냉기가 증발기(30)와 히터코어(40) 상부에 형성된 믹싱 존(Mixing Zone:MZ)에서 믹싱되도록 하여 실내로 토출된다. 이 경우, 부호 60은 벤트출구(12)와 플로어출구(13) 사이에 축부(61)를 중심으로 회동 가능하게 설치되는 송풍 모드 전환도어로서, 벤트출구(12)를 폐쇄하거나 플로어출구(13)를 폐쇄하거나 또는 벤트출구(12)와 플로어출구(13)의 모두로 공기가 유동되도록 하는 역할을 한다.

종래의 차량용 리어 공조장치는 온풍유로(14b)와 냉풍유로(14c) 간의 단면적이 차이 및 통로 저항 차이 등으로 인해, 온도 믹싱성이 좋지 않은 문제점이 있다. 아울러, 차량 후석 측에 설치되는 공간상의 제약으로 인해 케이스 내의 믹싱존(MZ)이 작아져 토출 공기의 상하 온도차가 크게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 차량용 리어 공조장치의 내부 공기유로 구조에 저항이 발생되어 양측으로 토출되는 공기의 풍배량을 일정하게 유지는 가능하지만, 저항으로 풍배 개선하게 되면 풍량감소 및 소음에 불리하다는 문제점이 있다.

한편, 종래의 차량용 리어 공조장치는 증발기를 통과한 냉풍을 바로 벤트출구로 토출시키고 히터코어를 통과한 온풍을 바로 플로어출구로 토출시키도록 구성할 수 있다. 이 경우에도, 믹싱 모드 또는 바이레벨 모드 시 유로가 짧아 냉풍과 온풍이 믹싱할 수 있는 공간이 부족한 한계가 있다. 이로 인해, 냉풍과 온풍이 충분히 믹싱되지 못하고 그대로 플로어출구로 토출됨에 따라 플로어출구 온도가 벤트출구 온도보다 낮은 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 증발기를 통과한 냉풍이 바로 벤트출구로 토출되도록 직결 유로를 형성하고 히터코어를 통과한 온풍이 바로 플로어출구로 토출되도록 직경 유로를 형성하되, 냉풍과 온풍의 믹스 모드 시 믹싱 성능도 함께 확보될 수 있는 차량용 공조장치를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 공기유입구 및 공기토출구가 형성되고 내부에 공기 통로가 형성된 케이스와, 상기 공기유입구로 공기를 송풍하는 블로어 유닛과, 상기 케이스의 공기 통로 상에 공기 유동 방향으로 순차로 구비되는 냉각 수단 및 가열 수단을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 케이스의 공기토출구는 플로어 토출구 및 벤트 토출구를 구비하고, 상기 냉각 수단을 통과하는 냉풍 유로와 벤트 토출구가 직선상에 배치되며 상기 가열 수단을 통과하는 온풍 유로와 플로어 토출구가 직선상에 배치되고, 상기 가열 수단을 통과하는 공기 중 일부를 플로어 토출구로 바로 토출시키는 온풍직결수단이 구비된다.

상기에서, 상기 플로어 토출구와 벤트 토출구 사이에 회전 가능하게 구비되어 플로어 토출구와 벤트 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되며, 상기 모드도어는 돔(Dome)형상의 로터리 도어(Rotary door) 타입으로 이루어지고, 상기 온풍직결수단은 모드도어의 돔(Dome) 내부에 배치된다.

상기에서, 냉각 수단을 통과한 공기의 방향을 변화시켜 가열 수단을 통과한 공기와 믹싱을 유도하는 냉풍믹싱수단이 더 구비된다.

상기에서, 온풍직결수단은 냉각 수단을 통과한 공기와 가열 수단을 통과한 공기가 믹싱되는 믹싱존을 바이패스하도록 형성된다.

상기에서, 온풍직결수단은 가열 수단의 하류측과 플로어 토출구 입구를 연결하는 원형 또는 다각형의 관으로 이루어진다.

상기에서, 온풍직결수단의 관은 모드도어의 돔 내부에 수용되게 구성되어, 모드도어의 회전시 모드도어의 회전 반경 내에 간섭없이 위치한다.

상기에서, 온풍직결수단의 관은 플로어 토출구 입구까지 연장 형성되어, 관의 출구가 플로어 토출구 입구와 인접하게 마주한다.

상기에서, 온풍직결수단의 관은 상기 가열 수단을 통과하여 플로어 토출구를 향하는 직선 유로에 대해 나란한 방향으로 연장 형성된다.

상기에서, 플로어 토출구 및 벤트 토출구는 높이 방향으로 상기 가열 수단의 하부에 배치되며, 상기 가열 수단의 폭 내에 상기 플로어 토출구가 배치되고, 상기 온풍직결수단은 하부를 향해 연장 형성된다.

상기에서, 냉풍 유로는: 상기 냉각 수단을 통과한 공기를 가열 수단의 하부로 바이패스시키는 제1 냉풍 유로; 및 상기 냉각 수단을 통과한 공기를 가열 수단의 상부로 바이패스시키는 제2 냉풍 유로를 구비하며, 상기 온풍 유로, 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 통과한 공기가 혼합되는 믹싱존이 플로어 토출구 입구 또는 벤트 토출구 입구에서 형성된다.

상기에서, 냉각 수단과 가열 수단 사이에 배치되고, 냉각 수단을 통과한 공기의 온풍 유로와 냉각 수단을 통과한 공기의 제1 냉풍 유로 간의 유동량을 조절하는 제1 온도조절도어; 및 상기 냉각 수단과 가열 수단 사이에 배치되고, 냉각 수단을 통과하고 가열 수단을 통과한 공기의 온풍 유로와 냉각 수단을 통과한 제2 냉풍 유로 간의 유동량을 조절하는 제2 온도조절도어가 구비된다.

상기에서, 제1 온도조절도어는 냉각 수단의 하류와 가열 수단의 상류에 배치되어 상기 가열 수단의 상부측 유로의 개도를 조절하며, 상기 제2 온도조절도어는 냉각 수단의 하류와 가열 수단의 하류에 배치되어 상기 가열 수단의 하부측 유로의 개도를 조절한다.

상기에서, 플로어 토출구와 벤트 토출구 사이에 회전 가능하게 구비되어 플로어 토출구와 벤트 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되며, 상기 모드도어가 벤트 토출구를 완전히 폐쇄하고 있을 때, 냉각 수단을 통과한 공기는 제2 냉풍 유로를 통해 벤트 토출구와 연통 가능하다.

상기에서, 온풍직결수단은 모드도어의 축 방향으로 중간 부위에 배치된다.

상기에서, 냉각 수단은 수직으로 구비되고, 상기 가열 수단은 수평으로 구비되며, 상기 가열 수단을 지지하는 케이스가 수평 방향으로 연장되고, 상기 온풍직결수단은 상기 수평 방향으로 연장된 케이스에 일체로 연장 형성된다.

상기에서, 냉풍믹싱수단은 플로어 토출구로 향하는 공기의 흐름을 벤트 토출구로 안내한다.

상기에서, 냉풍믹싱수단은 케이스의 바닥면에 형성되는 하부패널로 이루어진다.

상기에서, 하부패널은 플로어 토출구를 향하는 케이스의 바닥면에 대해 상부 방향으로 연장되어, 냉각 수단을 통과한 공기가 공기 유동 방향으로 플로어 토출구보다 하류측에 위치한 벤트 토출구로 향하도록 한다.

상기에서, 온풍직결수단은 냉풍믹싱수단보다 하부 방향으로 더 연장된다.

냉방 모드 시, 상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 온풍 유로를 폐쇄하고, 상기 모드도어는 플로어 토출구를 폐쇄하여, 냉각 수단을 통과한 공기가 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 통해 벤트 토출구로 토출된다.

난방 모드 시, 상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 각각 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 폐쇄하고, 상기 모드도어는 벤트 토출구를 폐쇄하여, 냉각 수단을 통과한 공기가 온풍 유로를 통해 가열 수단을 통과하여 플로어 토출구로 토출된다.

믹싱 모드 또는 바이레벨 모드 시, 상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 온풍 유로와 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 개방하고, 상기 모드도어는 플로어 토출구 또는 벤트 토출구를 개방하여, 냉각 수단을 통과한 공기가 일부는 제1 냉풍 유로를 통하고 다른 일부는 제2 냉풍 유로를 통하며 또 다른 일부는 온풍 유로를 통해 가열 수단을 통과함으로써 냉풍과 온풍이 믹싱되어 플로어 토출구 또는 벤트 토출구로 토출되며, 상기 가열 수단을 통과한 공기 중 일부는 온풍직결수단을 통해 냉풍과 믹싱되지 않고 플로어 토출구로 토출된다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 온풍직결수단과 냉풍믹싱수단의 구성을 통해 플로어 토출구측 온도를 상승시켜 난방 성능을 향상시키고 온풍과 냉풍의 믹성 성능을 향상시키며, 벤트 토출구로의 냉방 성능을 향상시킬 뿐 아니라, 케이스 내에 온풍직결수단을 형성하기 위한 별도의 공간을 확보하지 않고 도어의 회동에 간섭을 일으키지 않아, 공조장치의 부피를 증가시키지 않게 되어 컴펙트한 디자인이 가능하다.

즉, 온풍직결수단과 냉풍믹싱수단의 구성을 통해, 플로어 토출구 입구가 가열 수단을 통과한 온풍 유로에 상대적으로 가깝게 배치되며, 온풍이 플로어 토출구로 바로 토출되고 냉풍은 벤트 토출구로 바로 토출되어 냉방 성능 및 난방 성능을 향상시키고 믹싱 성능을 향상시켜 온도성 제어 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 종래의 다른 차량용 리어 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단 및 냉풍믹싱수단을 확대 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단 및 냉풍믹싱수단을 확대 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단의 작용을 설명하기 위한 토출구의 개략적인 구성도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 단면도이며,
도 7은 도 6의 일부를 확대 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 단면도이며,
도 9는 도 8의 일부를 확대 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 믹싱 모드를 도시한 단면도이며,
도 11은 도 10의 일부를 확대 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단 및 냉풍믹싱수단을 확대 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단 및 냉풍믹싱수단을 확대 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온풍직결수단의 작용을 설명하기 위한 토출구의 개략적인 구성도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 케이스(100)와, 블로어 유닛(150)과, 냉각 수단(102) 및 가열 수단(103)과, 제1 온도조절도어(230) 및 제2 온도조절도어(240)와, 모드도어(170)와, 온풍직결수단(500) 및 냉풍믹싱수단(400)을 포함하여 이루어진다.

케이스(100)의 입구에는 공기를 유입하기 위한 공기유입구가 형성되고, 출구 에는 공기를 토출하기 위한 공기토출구가 형성되며, 내부에 공기 통로가 형성된다. 공기토출구는 플로어 토출구(111) 및 한 쌍의 벤트 토출구(112, 113)로 이루어진다. 한 쌍의 벤트 토출구는 서로 연통된 제1 벤트 토출구(112)와 제2 벤트 토출구(113)로 구성된다. 블로어 유닛(150)은 케이스(100)의 내에 구비되어 공기를 케이스(100)의 공기유입구로 송풍한다.

차량용 공조장치는 리어(Rear)용으로 차량의 후석에 설치될 수 있다. 한 쌍의 벤트 토출구(112, 113) 중 하나는 차량 후석의 좌측으로 토출되도록 형성되고, 다른 하나는 차량 후석의 우측으로 공기가 토출되도록 형성될 수 있다.

냉각 수단(102) 및 가열 수단(103)은 케이스(100)의 내부 공기 통로 상에 공기 유동 방향으로 순차로 설치된다. 냉각 수단(102)은 냉매와 공기를 열교환시키는 증발기로 구성되며, 가열 수단(103)은 냉각수와 공기를 열교환시키는 히터코어로 구성될 수 있다.

플로어 토출구(111) 및 제1 벤트 토출구(112)는 높이 방향으로 가열 수단(103)의 하부에 배치된다. 또한, 가열 수단(103)의 폭 내에 플로어 토출구(111)가 배치된다. 제1 벤트 토출구(112)는 차량 폭 방향으로 우측으로 공기를 토출하며, 제2 벤트 토출구(113)는 좌측으로 공기를 토출할 수 있다.

플로어 토출구(111) 및 제1 벤트 토출구(112)가 가열 수단(103)의 하부에 배치됨에 따라, 가열 수단(103)을 통과한 공기가 다시 상부로 안내되는 종래의 리턴 통로를 삭제 가능하며, 결국 공조장치의 폭을 축소 가능하여 컴펙트한 디자인이 가능하다. 아울러, 가열 수단(103)의 폭 내에 플로어 토출구(111)가 배치됨에 따라, 공조장치의 사이즈를 줄이는 효과와 더불어 가열 수단(103)과 플로어 토출구 (111) 간의 거리를 최소화하여 열손실을 줄이고 난방 효과를 극대화할 수 있다.

케이스(100) 내의 공기 통로는 온풍 유로(270)와, 제1 냉풍 유로(210) 및 제2 냉풍 유로(220)로 이루어진다. 온풍 유로(270)는 냉각 수단(102)을 통과한 공기가 가열 수단(103)을 통과하도록 유로를 형성한다. 제1 냉풍 유로(210)는 냉각 수단(102)을 통과한 공기를 가열 수단(103)의 하부로 바이패스시킨다. 제2 냉풍 유로(220)는 냉각 수단(102)을 통과한 공기를 가열 수단(103)의 상부로 바이패스시킨다.

제1 온도조절도어(230)는 냉각 수단(102)과 가열 수단(103) 사이에 배치되고, 냉각 수단(102)을 통과한 공기의 온풍 유로(270)와 냉각 수단(102)을 통과한 공기의 제1 냉풍 유로(210) 간의 유동량을 조절한다. 제1 온도조절도어(230)는 냉각 수단(102)의 하류와 가열 수단(103)의 상류에 배치되어, 가열 수단(103)의 상부측 유로의 개도를 조절한다.

제2 온도조절도어(240)는 냉각 수단(102)과 가열 수단(103) 사이에 배치되고, 냉각 수단(102)을 통과하고 가열 수단(103)을 통과한 공기의 온풍 유로(270)와 냉각 수단(102)을 통과한 제2 냉풍 유로(220) 간의 유동량을 조절한다. 제2 온도조절도어(240)는 냉각 수단(102)의 하류와 가열 수단(103)의 하류에 배치되어, 가열 수단(103)의 하부측 유로의 개도를 조절한다.

즉, 온풍 유로(270)는 제1 온도조절도어(230)에 의해 공기의 유입 위치에서 개폐되고, 제2 온도조절도어(240)에 의해 공기의 토출 위치에서 개폐된다. 또한, 제1 냉풍 유로(210)는 제2 온도조절도어(240)에 의해 개폐되며, 제2 냉풍 유로(220)는 모드도어(170) 측으로 직접 연통됨과 아울러 제1 온도조절도어(230)에 의해 개폐된다.

모드도어(170)는 플로어 토출구(111)와 제1 벤트 토출구(112)의 사이에 회전 가능하게 구비되어, 플로어 토출구(111)와 제1 벤트 토출구(112)의 개도를 조절한다. 모드도어(170)는 돔(172: Dome)형상의 로터리 도어(Rotary door) 타입으로 이루어진다.

온풍 유로(270), 제1 냉풍 유로(210) 및 제2 냉풍 유로(220)를 통과한 공기가 혼합되는 믹싱존(MZ)은 플로어 토출구(111) 입구 또는 제1 벤트 토출구(112) 입구에서 형성된다. 더욱 상세하게는, 믹싱존(MZ)은 모드도어(170)의 돔(172) 내부에서 형성된다. 모드도어(170)의 돔(172)은 내측이 오목한 유선 형상으로 이루어진다.

모드도어(170)가 시계방향으로 최대 회전된 상태에서 플로어 토출구(111)는 완전히 폐쇄된다. 모드도어(170)가 플로어 토출구(111)를 완전히 폐쇄한 상태에서, 돔부위 내측은 상측에 있는 온풍 유로(270)의 출구를 향한다.

또한, 모드도어(170)가 반 시계 방향으로 최대 회전된 상태에서 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 향하는 유로는 완전히 폐쇄된다. 모드도어(170)가 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 향하는 유로를 완전히 폐쇄한 상태에서, 돔(172) 부위 내측은 제1 냉풍 유로(210)와 마주하며, 돔부위 외측은 제2 냉풍 유로(220)의 출구와 마주한다.

이 경우, 모드도어(170)가 제1 벤트 토출구(112)를 완전히 폐쇄하고 있을 때, 제2 냉풍 유로(220)는 제1 벤트 토출구(112)와 연통될 수 있다. 즉, 모드도어(170)가 제1 벤트 토출구(112)를 완전히 폐쇄하고 있을 때, 냉각 수단(102)을 통과한 공기는 제2 냉풍 유로(220)를 통해 제1 벤트 토출구(112)와 연통 가능하므로 냉풍이 제2 냉풍 유로(220)를 통해 벤트 토출구(112,113)로 토출될 수 있다.

냉각 수단(102)을 통과하는 제1 냉풍 유로(210)와 제1 벤트 토출구(112)는 직선상에 배치된다. 아울러, 가열 수단(103)을 통과하는 온풍 유로(270)와 플로어 토출구(111)는 직선상에 배치된다. 이러한 구성을 통해, 온풍의 저항을 줄여 온풍의 풍량을 증대시킬 수 있고 온풍의 이동 거리를 줄여 열손실을 줄임에 따라 난방 성능을 향상시킬 수 있다. 아울러, 냉풍의 저항을 줄여 냉풍의 풍량을 증대시킬 수 있고 냉풍의 이동 거리를 줄여 열손실을 줄임에 따라 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.

온풍직결수단(500)은 가열 수단(103)을 통과하는 공기 중 일부를 플로어 토출구(111)로 바로 토출시킨다. 따라서, 믹싱 모드 또는 바이레벨 모드 시 가열 수단(103)을 통과하여 가열된 온풍과 냉각 수단(102)을 통과하여 냉각된 냉풍 간의 믹싱이 이루어질 때, 가열된 온풍 중 일부는 냉풍과 믹싱되지 않고 바로 온풍직결수단(500)을 통해 플로어 토출구(111)로 토출되어 플로어 토출구(111)의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.

온풍직결수단(500)은 모드도어(170)의 돔(172) 내부에 배치된다. 모드도어(170)는 축(171)을 중심으로 회전되며, 축(171) 양측에서 반경 방향으로 연장되어 돔(172)을 형성한다. 온풍직결수단(500)은 가열 수단의 하류측과 플로어 토출구 입구를 연결하는 원형 또는 다각형의 관(503)으로 이루어진다. 즉, 온풍직결수단(500)의 관(503)은 모드도어(170)의 돔(172) 내부에 수용되게 구성되어, 모드도어(170)의 회전시 모드도어(170)의 회전 반경 내에 간섭없이 위치한다.

이러한 구성을 통해, 케이스(100) 내에 온풍직결수단(500)을 형성하기 위한 별도의 공간을 확보하지 않고 도어의 회동에 간섭을 일으키지 않아, 공조장치의 부피를 증가시키지 않게 되어 컴펙트한 디자인이 가능하다. 즉, 본 발명은 차량용 리어 공조장치로서, 그 설치 공간의 제약이 많아 가열 수단을 통과한 공기를 직접 플로어 토출구로 토출하기 위한 채널을 구성하는 것이 용이하지 않다.

온풍직결수단(500)을 관(503) 형태로 연장 형성시키고 이 연장된 관(503)이 모드도어(170)의 돔(172) 내부에 배치되어, 공간이 좁은 리어 공조장치에서도 충분히 그 기능을 다할 수 있다. 아울러, 온풍직결수단(500)이 모드도어(170)의 돔(172) 내부에 배치되어, 돔(172) 내부에서 형성되는 믹싱존(MZ)에 온풍직결수단(500)의 관(503) 외면이 벽 역할을 하여 냉풍과 온풍의 혼합을 도와 믹싱 성능을 향상시킬 수 있다.

온풍직결수단(500)은 냉각 수단(102)을 통과한 공기와 가열 수단(103)을 통과한 공기가 믹싱되는 믹싱존(MZ)을 바이패스하도록 형성된다. 즉, 온풍직결수단(500)은 가열 수단(103)을 통과한 온풍 중 일부를 냉풍과 혼합시키지 않고 바로 플로어 토출구(111)로 토출하여, 벤트 토출구(112,113)보다 플로어 토출구(111)로 더 차가운 바람이 송풍되는 상하온도 역전현상을 방지할 수 있다.

또한, 온풍직결수단(500)의 관(503)은 플로어 토출구(111) 입구까지 연장 형성되어, 관(503)의 출구(502)가 플로어 토출구 입구와 인접하게 마주한다. 관(503)의 입구(501)는 가열 수단(103)의 하류측 공간과 연통되며, 가열 수단(103)의 후단과 마주한다. 즉, 관(503)의 입구(501)는 상부를 향해 개구되며, 관(503)의 출구(502)는 하부를 향해 개구된다.

관(503)의 출구(502)가 플로어 토출구(111) 입구와 인접하게 마주하도록 하부를 향해 연장 형성됨에 따라, 관(503)의 출구(502)로 나가는 온풍이 온전하게 플로어 토출구(111)로 토출되어 온풍의 손실을 최소화하여 난방 성능 향상에 기여한다.

한편, 냉각 수단(102)은 수직으로 구비되고, 가열 수단(102)은 수평으로 구비된다. 이 경우, 냉각 수단(102)은 정확히 수직을 이룰 필요는 없고 수직에 상당한 구조로 배치하면 충분하며, 가열 수단(103)은 정확히 수평을 이룰 필요는 없고 수평에 상당한 구조로 배치하면 충분하다. 따라서, 냉각 수단(102)을 통과한 공기가 가열 수단(103)을 통과할 때 수평 방향에서 수직 방향으로 대략 90° 방향 전환을 하게 되며, 차량 전후 방향 폭을 축소 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받게 된다.

가열 수단(103)을 지지하는 케이스(105)는 수평 방향으로 연장되고, 온풍직결수단(500)은 수평 방향으로 연장된 케이스(105)에 일체로 하부 방향으로 연장 형성된다. 이와 같이 온풍직결수단(500)이 별도의 관(172) 형태로 케이스에 일체로 형성 가능함에 따라 사출 성형이 용이하며 별물의 제작 공정이나 별도의 조립 공정을 요구하지 않는다.

온풍직결수단(500)의 관(503)은 가열 수단(103)을 통과하여 플로어 토출구(111)를 향하는 직선 유로에 대해 나란한 방향으로 연장 형성된다. 즉, 가열 수단(103)을 통과하여 플로어 토출구(111)를 향하는 직선 유로는 상부에서 하부를 향하며, 온풍직결수단(500)의 관(503)의 연장 방향도 상부에서 하부를 향한다. 이와 같이, 가열 수단(103)을 통과하여 상부에서 하부로 향하는 공기 유동 경로와 나란하게 관(503)이 형성되어, 관(503)을 통해 이동하는 온풍의 저항을 최소화하여 온풍직결수단(500)을 통한 온풍의 풍량을 높일 수 있다.

아울러, 온풍직결수단(500)은 모드도어(170)의 축(171) 방향으로 중간 부위에 배치된다. 온풍직결수단(500)이 축 방향으로 모드도어(170)의 중간 부위 내측에 위치함에 따라, 냉각 수단(102)을 통과하여 제1 냉풍 유로(210)를 통해 유동하는 공기가 좌우 방향으로 균일하게 토출된다.

냉풍믹싱수단(400)은 냉각 수단(102)을 통과한 공기의 방향을 변화시켜, 가열 수단(103)을 통과한 공기와 믹싱을 유도한다. 냉풍믹싱수단(400)은 냉각 수단(102)을 통과한 냉풍의 유동 방향을 변화시킴에 따라, 냉풍과 온풍의 믹싱 성능을 향상시킨다.

냉풍믹싱수단(400)은 플로어 토출구(111)로 향하는 공기의 흐름을 제1 벤트 토출구(112)로 안내한다. 즉, 냉풍믹싱수단(400)은 케이스(100)의 바닥면에 형성되는 하부패널로 이루어진다. 플로어 토출구(111)는 하부 방향으로 개구되며, 공기를 중력 방향 하부로 이동시키도록 설계된다. 케이스(100)의 바닥면 중 플로어 토출구(111)와 인접한 부위는 플로어 토출구(111)의 개구 방향으로 인해 불가피하게 하부로 경사를 형성하게 되는데, 하부패널은 하부로 향하는 케이스(100)의 바닥 경사면을 대략 수평에 가깝게 상부로 연장시킨다.

하부패널은 플로어 토출구를 향하는 케이스(100)의 바닥면에 대해 상부 방향으로 연장되어, 냉각 수단(102)을 통과한 공기가 공기 유동 방향으로 플로어 토출구(111)보다 하류측에 위치한 벤트 토출구(112,113)로 향하도록 한다. 따라서, 냉각 수단(102)을 통과한 냉풍을 제1 벤트 토출구(112)로 안내하여 냉방 성능 향상에 기여할 수 있다.

온풍직결수단(500)은 냉풍믹싱수단(400)보다 하부 방향으로 더 연장되게 형성된다. 도 3을 참조하면, 온풍직결수단(500)의 하단과 냉풍믹싱수단(400)은 소정의 높이차(h)를 형성하며, 온풍직결수단(500)의 관(503) 출구(502)가 냉풍믹싱수단(400)의 상단보다 낮은 위치에 형성된다. 이러한 구성을 통해, 하부패널이 온풍직결수단(500)을 통해 유동된 온풍의 커버벽 작용을 하여 온풍의 손실없이 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 온풍(W)은 온풍직결수단(500의 관(503) 입구(501)를 통해 이동하여 출구(502)로 나와 바로 플로어 토출구(111)로 토출된다. 냉풍(C)은 냉풍믹싱수단(400)에 의해 상부로 안내되어 벤트 토출구(112,113)로 바로 토출될 수 있다.

이와 같이, 온풍직결수단(500)과 냉풍믹싱수단(400)의 구성을 통해, 플로어 토출구(111) 입구가 가열 수단(103)을 통과한 온풍 유로(270)에 상대적으로 가깝게 배치되며, 온풍이 플로어 토출구(111)로 바로 토출되고 냉풍은 벤트 토출구(112,113)로 바로 토출되어 냉방 성능 및 난방 성능을 향상시키고 믹싱 성능을 향상시켜 온도성 제어 향상에 기여할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 6의 일부를 확대 도시한 것이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 냉방 모드 시, 제1 온도조절도어(230)는 온풍 유로(270)의 입구를 폐쇄하며 제2 냉풍 유로(220)를 개방한다. 제2 온도조절도어(240)는 온풍 유로(270)의 출구를 폐쇄하며 제1 냉풍 유로(210)를 개방한다. 모드도어(170)는 플로어 토출구(111)를 폐쇄하며 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 향하는 유로를 개방한다.

공기는 냉각 수단(102)을 통과하여 냉각된 후, 일부는 제1 냉풍 유로(210)를 통해 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 송풍되며, 다른 일부는 제2 냉풍 유로(220)를 통해 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 송풍된다. 이 경우, 블로어 유닛(150)에서 송풍된 공기가 제1 냉풍 유로(210)를 통해 제1 벤트 토출구(112)까지 일직선으로 이동된다. 이로 인해, 냉각 수단(102)을 통해 냉각된 냉풍이 최단 거리로 벤트 토출구로 토출됨에 따라 냉방 성능이 향상되며 풍량을 증대시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 단면도이며, 도 9는 도 8의 일부를 확대 도시한 것이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 난방 모드 시, 제1 온도조절도어(230)는 온풍 유로(270)의 입구를 개방하며 제2 냉풍 유로(220)를 폐쇄한다. 제2 온도조절도어(240)는 온풍 유로(270)의 출구를 개방하며 제1 냉풍 유로(210)를 폐쇄한다. 모드도어(170)는 플로어 토출구(111)를 개방하며 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 향하는 유로를 폐쇄한다.

공기는 냉각 수단(102)을 통과하고 가열 수단(103)을 통과하여 가열된 후, 온풍 유로(270)를 통해 플로어 토출구(111)로 송풍된다. 가열 수단(103)을 통과한 온풍은 가열 수단(103)의 폭 내에서 직하부에 위치한 플로어 토출구(111)로 바로 토출됨에 따라, 공조장치의 사이즈를 줄이는 효과와 더불어 가열 수단(103)과 플로어 토출구(111) 간의 거리를 최소화하여 열손실을 줄이고 난방 효과를 극대화할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 믹싱 모드를 도시한 단면도이며, 도 11은 도 10의 일부를 확대 도시한 것이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 믹싱 모드 또는 바이레벨 모드 시, 제1 온도조절도어(230)는 온풍 유로(270)의 입구와 제2 냉풍 유로(220)를 모두 개방한다. 제2 온도조절도어(240)는 온풍 유로(270)의 출구와 제1 냉풍 유로(210)를 모두 개방한다. 모드도어(170)는 플로어 토출구(111)와 제1 벤트 토출구(112) 및 제2 벤트 토출구(113)로 향하는 유로를 모두 개방한다.

공기는 냉각 수단(102)을 통과하여 냉각된 후, 일부는 제1 냉풍 유로(210)를 통해 믹싱존(MZ)으로 송풍되며, 다른 일부는 제2 냉풍 유로(220)를 통해 믹싱존(MZ)으로 송풍된다. 아울러, 냉각 수단(102)을 통과한 공기 중 또 다른 일부는 가열 수단(103)을 통과하여 가열된 후, 온풍 유로(270)를 통해 믹싱존(MZ)으로 송풍되어 냉풍과 온풍이 믹싱된 후 플로어 토출구(111) 또는 벤트 토출구(112,113)로 토출된다.

이 경우, 가열 수단(103)을 통과한 공기 중 일부는 온풍직결수단(500)을 통해 냉풍과 믹싱되지 않고 플로어 토출구(111)로 토출되며, 냉각 수단(102)을 통과하여 제1 냉풍 유로(210)를 유동하는 냉풍은 냉풍믹싱수단(400)에 의해 제1 벤트 토출구(112)로 안내되어 토출된다.

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.

100 : 케이스
102 : 냉각 수단 103 : 가열 수단
111 : 플로어 토출구 112 : 제1 벤트 토출구
113 : 제2 벤트 토출구 150 : 블로어 유닛
170: 모드도어 172: 돔
210 : 제1 냉풍 유로 220 : 제2 냉풍 유로
230 : 제1 온도조절도어 240 : 제2 온도조절도어
270 : 온풍 유로 400: 냉풍믹싱수단
500: 온풍직결수단 501: 입구
502: 출구 503: 관

Claims (22)

1. 공기유입구 및 공기토출구가 형성되고 내부에 공기 통로가 형성된 케이스와, 상기 공기유입구로 공기를 송풍하는 블로어 유닛과, 상기 케이스의 공기 통로 상에 공기 유동 방향으로 순차로 구비되는 냉각 수단 및 가열 수단을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 케이스의 공기토출구는 플로어 토출구 및 벤트 토출구를 구비하고,
   상기 냉각 수단을 통과하는 냉풍 유로와 벤트 토출구가 직선상에 배치되며 상기 가열 수단을 통과하는 온풍 유로와 플로어 토출구가 직선상에 배치되고,
   상기 가열 수단을 통과하는 공기 중 일부를 플로어 토출구로 바로 토출시키는 온풍직결수단이 구비되며,
   상기 냉풍 유로는: 상기 냉각 수단을 통과한 공기를 가열 수단의 하부로 바이패스시키는 제1 냉풍 유로; 및 상기 냉각 수단을 통과한 공기를 가열 수단의 상부로 바이패스시키는 제2 냉풍 유로를 구비하며,
   상기 온풍 유로, 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 통과한 공기가 혼합되는 믹싱존이 플로어 토출구 입구 또는 벤트 토출구 입구에서 형성되고,
   상기 냉각 수단과 가열 수단 사이에 배치되고, 냉각 수단을 통과한 공기의 온풍 유로와 냉각 수단을 통과한 공기의 제2 냉풍 유로 간의 유동량을 조절하는 제1 온도조절도어; 및
   상기 냉각 수단과 가열 수단 사이에 배치되고, 냉각 수단을 통과하고 가열 수단을 통과한 공기의 온풍 유로와 냉각 수단을 통과한 제1 냉풍 유로 간의 유동량을 조절하는 제2 온도조절도어가 구비되는 차량용 공조장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 플로어 토출구와 벤트 토출구 사이에 회전 가능하게 구비되어 플로어 토출구와 벤트 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되며, 상기 모드도어는 돔(Dome)형상의 로터리 도어(Rotary door) 타입으로 이루어지고,
   상기 온풍직결수단은 모드도어의 돔(Dome) 내부에 배치되는 차량용 공조장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 냉각 수단을 통과한 공기의 방향을 변화시켜 가열 수단을 통과한 공기와 믹싱을 유도하는 냉풍믹싱수단이 더 구비되는 차량용 공조장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 온풍직결수단은 냉각 수단을 통과한 공기와 가열 수단을 통과한 공기가 믹싱되는 믹싱존을 바이패스하도록 형성되는 차량용 공조장치.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 온풍직결수단은 가열 수단의 하류측과 플로어 토출구 입구를 연결하는 원형 또는 다각형의 관으로 이루어지는 차량용 공조장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 온풍직결수단의 관은 모드도어의 돔 내부에 수용되게 구성되어, 모드도어의 회전시 모드도어의 회전 반경 내에 간섭없이 위치하는 차량용 공조장치.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 온풍직결수단의 관은 플로어 토출구 입구까지 연장 형성되어, 관의 출구가 플로어 토출구 입구와 인접하게 마주하는 차량용 공조장치.
8. 제5 항에 있어서,
   상기 온풍직결수단의 관은 상기 가열 수단을 통과하여 플로어 토출구를 향하는 직선 유로에 대해 나란한 방향으로 연장 형성되는 차량용 공조장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 플로어 토출구 및 벤트 토출구는 높이 방향으로 상기 가열 수단의 하부에 배치되며, 상기 가열 수단의 폭 내에 상기 플로어 토출구가 배치되고,
   상기 온풍직결수단은 하부를 향해 연장 형성되는 차량용 공조장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 온도조절도어는 냉각 수단의 하류와 가열 수단의 상류에 배치되어 상기 가열 수단의 상부측 유로의 개도를 조절하며,
    상기 제2 온도조절도어는 냉각 수단의 하류와 가열 수단의 하류에 배치되어 상기 가열 수단의 하부측 유로의 개도를 조절하는 차량용 공조장치.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 플로어 토출구와 벤트 토출구 사이에 회전 가능하게 구비되어 플로어 토출구와 벤트 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되며,
    상기 모드도어가 벤트 토출구를 완전히 폐쇄하고 있을 때, 냉각 수단을 통과한 공기는 제2 냉풍 유로를 통해 벤트 토출구와 연통 가능한 차량용 공조장치.
14. 제5 항에 있어서,
    상기 온풍직결수단은 모드도어의 축 방향으로 중간 부위에 배치되는 차량용 공조장치.
15. 제5 항에 있어서,
    상기 냉각 수단은 수직으로 구비되고, 상기 가열 수단은 수평으로 구비되며,
    상기 가열 수단을 지지하는 케이스가 수평 방향으로 연장되고, 상기 온풍직결수단은 상기 수평 방향으로 연장된 케이스에 일체로 연장 형성되는 차량용 공조장치.
16. 제3 항에 있어서,
    상기 냉풍믹싱수단은 플로어 토출구로 향하는 공기의 흐름을 벤트 토출구로 안내하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
17. 제3 항에 있어서,
    상기 냉풍믹싱수단은 케이스의 바닥면에 형성되는 하부패널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 하부패널은 플로어 토출구를 향하는 케이스의 바닥면에 대해 상부 방향으로 연장되어, 냉각 수단을 통과한 공기가 공기 유동 방향으로 플로어 토출구보다 하류측에 위치한 벤트 토출구로 향하도록 하는 차량용 공조장치.
19. 제3 항에 있어서,
    상기 온풍직결수단은 냉풍믹싱수단보다 하부 방향으로 더 연장된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
20. 제13 항에 있어서,
    냉방 모드 시,
    상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 온풍 유로를 폐쇄하고, 상기 모드도어는 플로어 토출구를 폐쇄하여,
    냉각 수단을 통과한 공기가 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 통해 벤트 토출구로 토출되는 차량용 공조장치.
21. 제13 항에 있어서,
    난방 모드 시,
    상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 각각 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 폐쇄하고, 상기 모드도어는 벤트 토출구를 폐쇄하여,
    냉각 수단을 통과한 공기가 온풍 유로를 통해 가열 수단을 통과하여 플로어 토출구로 토출되는 차량용 공조장치.
22. 제13 항에 있어서,
    믹싱 모드 또는 바이레벨 모드 시,
    상기 제1 온도조절도어 및 제2 온도조절도어는 온풍 유로와 제1 냉풍 유로 및 제2 냉풍 유로를 개방하고, 상기 모드도어는 플로어 토출구 또는 벤트 토출구를 개방하여,
    냉각 수단을 통과한 공기가 일부는 제1 냉풍 유로를 통하고 다른 일부는 제2 냉풍 유로를 통하며 또 다른 일부는 온풍 유로를 통해 가열 수단을 통과함으로써 냉풍과 온풍이 믹싱되어 플로어 토출구 또는 벤트 토출구로 토출되며,
    상기 가열 수단을 통과한 공기 중 일부는 온풍직결수단을 통해 냉풍과 믹싱되지 않고 플로어 토출구로 토출되는 차량용 공조장치.

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