KR20070065534A - 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치 - Google Patents

차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치 Download PDF

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KR20070065534A
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강한준
박수두
서영덕
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한라공조주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치에 관한 것으로서, 복수의 탱크열을 가지는 증발기가, 상기 탱크열들이 공조케이스의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에, 증발기의 열교환핀들을 통과하는 일부 공기가, 상기 탱크열들과 공조케이스의 바닥 사이를 통하여 누설됨으로써, 공기의 냉각효율이 저하되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치는, 복수의 탱크열(T1, T2)을 가지는 증발기(120)가, 상기 탱크열들이 공조케이스(100)의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에, 상기 공조케이스의 바닥에, 상기 탱크열들 중 후류측 탱크열(T2)들의 하단과 접촉하는 배플(Baffle, 110)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 증발기(120) 하류의 공조케이스(100) 바닥에는, 응축수 배출구(104)가 형성되고, 상기 배플(110)중 소정의 장소에는 상기 배플의 상류와 상기 응축수 배출구를 연통시키는 배수구멍(112)이 형성되는 것이 바람직하다.
차량, 자동차, 공조, 공기조화, 증발기, 토출온도, 공기누설, 누설방지, 배플, 응축수, 배출

Description

차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치 {DEVICE FOR IMPROVING DISCHARGING TEMPERATURE OF EVAPORATOR IN AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
도 1은, 일반적인 바텀 마운팅 타입(Bottom Mounting Type)의 증발기의 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 증발기를 구성하는 열교환 플레이트(Plate)의 예를 나타내는 정면도이다.
도 3은, 도 1의 증발기를 이루도록 열교환 플레이트들이 적층되는 구조를 나타내는 일부 분해 사시도이다.
도 4는, 도 1의 증발기가 공조케이스에 장착된 일반적인 차량용 공조장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 도 4의 요부 확대도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 증발기 토출온도 개선 장치가 적용된 차량용 공조장치를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 증발기 토출온도 개선 장치가 적용된 차량용 공조장치의 다른 예를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 공조케이스, 104 : 응축수 배출구,
110 : 배플(Baffle), 112 : 배수구멍,
120 : 증발기, T1 : 전측 탱크열,
T2 : 후류측 탱크열.
본 발명은 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 탱크열을 가지는 증발기가, 상기 탱크열들이 공조케이스의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에, 증발기의 열교환핀들을 통과하는 일부 공기가, 열교환핀들을 완전히 통과하지 않은 상태에서 상기 탱크열들과 공조케이스의 바닥 사이를 통하여 누설됨으로써, 공기의 냉각효율을 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는, 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 상기 냉방시스템은, 압축기의 구동에 의하여 응축기, 리시버 드라이어(Receiver Dryer), 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 냉매와, 송풍기에 의해 증발기 표면을 거치는 송풍공기와의 열교환에 의하여, 상기 송풍공기가 냉기로 바뀌어 차량 실내로 토출되도록 함으로써, 차량의 실내를 냉방하도록 구성된다. 또한, 상기 난방시스템은, 냉각수를 히터코어(Heater Core)로 유입하여 송풍공기와 열교환시킴으로써, 차량 실내를 난방하 도록 구성된다.
상기 증발기는, 그 내부에 냉매가 흐를 수 있는 통로를 구비함으로써, 그 내부를 흐르는 냉매와 송풍기에 의해 증발기의 표면을 거치도록 송풍되는 공기와 열교환하여, 상기 공기를 냉기로 바꾸는 장치로서, 각종 공조장치에 사용되며, 특히 차량용 공조장치에 있어서는 적층형 증발기가 주로 사용된다.
이러한 적층형 증발기의 구성을 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매유로구멍(34)이 형성되고 일측면에 형성된 냉매유로(36)와 소정의 경로(예컨대, U-턴(U-Turn) 경로)로 통하는 다수(여기서는 2개가 예시됨)의 컵(Cup, 32)을 가지는 열교환 플레이트(30) 2매가 서로 접합됨으로써, 다수(여기서는 2개가 예시됨)의 탱크(Tank, 22))를 가지며, 그 내부에 냉매유로를 형성하는 플랫 튜브(Flat Tube, 20)가 만들어진다. 그리고, 상기 플랫 튜브(20)들이 차례로 적층됨과 아울러, 상기 플랫 튜브(20)들 사이에, 열교환 면적을 넓히기 위하여 지그재그(Zigzag)로 굴곡되고 전열면적을 넓힐 수 있도록 표면에 소정의 배열로 절취형성되는 루버(Louver, 42)(도 5 참조)들이 형성된 코루게이트형(Corrugate)형 열교환핀(40)이 각각 적층되어, 도 1에 도시된 바와 같은 증발기(10)를 이루게 된다.
도 1에 있어서, 참조부호 12는 상기 증발기(10)의 양측면을 보강하기 위하여 적층되는 사이드 플레이트(Side Plate)를 나타내고, 참조부호 14는 냉매를 상기 증발기(10)에 공급하기 위한 냉매공급관, 참조부호 16은 상기 증발기로부터 냉매를 배출시키기 위한 냉매배출관을 각각 나타낸다.
따라서, 예컨대 2개의 컵(32, 32)을 가지는 열교환 플레이트(30)들에 의하여 증발기(10)를 형성할 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(10)는 2개의 탱크열(즉, 상기 냉매공급관(14) 및 냉매배출관(16)측의 전측 탱크열(T1)과, 상기 전측 탱크열(T1) 후측의 위치하는 후류측 탱크열(T2))을 가지게 된다.
상기한 바와 같이 구성되는 증발기(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 출구에 차량 실내로 공기를 토출시키기 위하여 각각의 모드 도어(Mode Door, 54d, 56d, 58d)에 의해 개폐되는 다수의 벤트(Vent, 54, 56, 58)가 형성되고, 공기를 가열하기 위한 히터코어(60)가 내장된 공조케이스(50)의 입구(52)에 근접하여 설치되며, 상기 공조케이스(50)의 입구(52)에는 송풍기(미도시)가 연결된다. 도 4에 있어서, 참조부호 P1은 증발기 하류측의 냉기통로, P2는 상기 히터코어가 장착되는 온기통로, 참조부호 62는 상기 냉기통로(P1)와 온기통로(P2)의 입구의 개도를 조절하는 온도조절도어, 참조부호 MZ는 상기 벤트들(54, 56, 58)에 인접하는 영역으로 상기 냉기통로(P1)를 통하여 송풍되는 공기와, 상기 온기통로(P2)를 통하여 송풍되는 공기를 서로 혼합시키는 영역으로 기능하는 에어 믹싱 영역(Air Mixing Zone, MZ)을 나타낸다.
상기 증발기(10)는, 상기 냉매공급관(14) 및 상기 냉매배출관(16)측에 위치하는 전측 탱크열(T1)이 공조케이스(50)의 입구(52)쪽을 향하도록 배치된 상태에서, 상기 탱크열들(T1, T2)이 공조케이스(50)의 바닥을 향하는 바텀 마운팅 타입(Bottom Mounting Type)으로 상기 공조케이스(50)에 설치된다. 또한, 상기 공조케이스(50)중 증발기(10) 하류측의 바닥에는 응축수 배출구(64)가 형성되어 있고, 상기 탱크열들(T1, T2)이 배치되는 공조케이스(50)의 바닥은, 상기 응축수 배출구 (64)쪽으로 하향 경사진 상태로 이루어져 있다.
이러한 상태에서, 차량용 공조장치가 냉방모드로 가동될 경우에, 송풍기에 의하여 공조케이스(50)의 입구(52)로 공기가 송풍되면, 상기 공기는 플랫 튜브(20)들 사이에 적층된 열교환핀(40)들의 표면을 거치면서 플랫 튜브(20)들의 내부를 흐르는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐다.
풀(Full) 냉방모드가 가동될 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 온기통로(P2)의 입구는 폐쇄되고, 냉기통로(P1)는 개방되므로, 상기 증발기(10) 하류로 토출되는 냉기는 모두 냉기통로(P1)를 통하여 에어 믹싱 영역(MZ)으로 유동하여, 벤트들(54, 56, 58)중 공기토출모드에 따라 개방되는 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써, 차량 실내의 냉방이 수행된다. 또한, 차량용 공조장치가 냉방온도를 조절하는 모드로 가동될 경우에는, 상기 온도조절도어(62)의 동작에 의하여 온기통로(P2)의 입구가 일부 개방되므로, 증발기(10) 하류로 토출되는 냉기중 일부가 히터코어(60)를 거치면서 가열되어 온기로 바뀐 다음, 상기 에어 믹싱 영역(MZ)에서 냉기통로(P1)를 통하여 유동하는 냉기와 혼합된다. 따라서, 냉기와 온기의 혼합에 의해 공기의 온도가 조절되고, 이와 같이 온도가 조절된 공기는 벤트들(54, 56, 58)중 공기토출모드에 따라 개방된 벤트를 통해 차량 실내로 토출됨으로써, 차량 실내의 냉방온도가 조절될 수 있다.
그런데, 상기한 바와 같이, 냉방모드가 가동되는 과정에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 공조케이스(50)의 입구(52)로 송풍되는 공기의 일부가, 열교환핀(40)에 소정의 배열로 형성되는 루버(42)들을 거치면서 전측 탱크열(T1)과 후류측 탱크열 (T2) 사이의 틈새(26)(도 5 참조)와, 상기 후류측 탱크열(T2)의 서로 인접하는 탱크(22)들 사이의 틈새(24)(도 1 참조)를 통하여 공조케이스(50)의 바닥쪽으로 누설되어, 전술한 바와 같이 정상적인 열교환이 이루어진 냉기(이하, '정상 냉기'라 칭함)와 혼합되거나, 한 쪽으로 치우쳐 증발기(10) 하류로 유동하게 된다. 상기한 바와 같이 누설되는 공기는, 열교환이 완전히 이루어지지 않았기 때문에, 정상 냉기보다 그 온도가 높다. 예컨대, 정상 냉기의 온도가 1~3??로 측정될 경우, 누설 냉기의 온도는 10~11??로 측정된다. 따라서, 상기한 바와 같은 누설 공기에 의하여 난방 성능이 저하된다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 복수의 탱크열을 가지는 증발기가, 상기 탱크열들이 공조케이스의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에, 증발기의 열교환핀들을 통과하는 일부 공기가, 열교환핀들을 완전히 통과하지 않은 상태에서 상기 탱크열들과 공조케이스의 바닥 사이를 통하여 누설됨으로써, 공기의 냉각효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치는, 복수의 탱크열을 가지는 증발기가, 상기 탱크열들이 공조케이 스의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에, 상기 공조케이스의 바닥에, 상기 탱크열들중 후류측 탱크열들의 하단과 접촉하여, 상기 탱크열들 하단과 상기 공조케이스의 바닥 사이를 통해 상기 증발기의 하류로 공기가 누설되는 것을 방지할 수 있는 배플(Baffle)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 증발기 하류의 공조케이스 바닥에는, 상기 증발기에서 발생하는 응축수를 배출하기 위한 응축수 배출구가 형성되고, 상기 배플중 소정의 장소에는 상기 배플의 상류와 상기 응축수 배출구를 연통시키는 배수구멍이 형성될 수 있다.
또한, 상기 배플은, 상기 후류측 탱크열들의 시작 위치와 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 6에는, 본 발명에 따른 증발기 토출온도 개선 장치가 적용된 차량용 공조장치가 도시되어 있다.
본 발명의 증발기 토출온도 개선 장치가 적용되는 차량용 공조장치는, 공조케이스(100)와, 상기 공조케이스(100)의 입구(102)쪽에 근접하여 설치되는 증발기(120)를 구비하며, 나머지 구성요소들을 도 4에 도시된 바와 같이 구비될 수 있으 며, 여기서의 그 설명은 생략한다. 그리고, 상기 공조케이스(100)의 입구(102)에는 미도시된 송풍기가 연결된다.
상기 증발기(120)는 복수의 플랫 튜브(130)와 열교환핀(140)이 차례로 적층되어 이루어지며, 일단부에 복수의 탱크열(T1, T2)을 가지고 있다. 여기서는 편의상 2개의 탱크열, 즉 전측 탱크열(T1)과 후류측 탱크열(T2)을 구비하고 있는 증발기(120)의 예가 도시되어 있다.
상기 전측 탱크열(T1)에는 도 1에 도시된 바와 같은 냉매유입관(14) 및 냉매배출관(16)이 연결되는데, 여기서는 편의상 그 도시를 생략하였다.
상기한 바와 같이 구성되는 증발기(120)는, 상기 탱크열들(T1, T2)이 아래로 배치되는 바텀 마운팅 타입으로 공조케이스(100)에 장착된다.
이러한 경우, 냉방모드로 차량용 공조장치가 가동될 때, 상기 공조케이스(100)의 입구(102)로 미도시된 송풍기에 의하여 공기가 송풍되면, 상기 공기는 증발기(120)의 플랫 튜브(130)와 열교환핀(140)의 표면을 거치면서, 상기 플랫 튜브(130)의 내부를 흐르는 냉매와 열교환되어 냉기 상태로 증발기(120)의 하류로 토출되는데, 상기 공기의 일부가 열교환핀(140)에 소정의 배열로 형성되는 루버(142)들을 거치면서 전측 탱크열(T1)과 후류측 탱크열(T2) 사이의 틈새(134)와, 후류측 탱크열(T2)의 서로 인접하는 탱크(132)들 사이의 틈새(24)(도 1 참조)를 통하여 공조케이스(100)의 바닥쪽으로 누설된다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 누설되는 공기가 증발기(120)의 탱크열과 공조케이스(100)의 바닥과 사이를 통해 증발기(120)의 하류쪽으로 누설되는 것 을 방지하기 위하여, 상기 공조케이스(100)의 바닥에, 상기 탱크열들(T1, T2)중 후류측 탱크열(T2)들의 하단과 접촉하는 배플(110)이 형성된다. 상기 후류측 탱크열(T2)은, 여기서는 도시되지는 않았으나 예컨대, 4개의 탱크열을 구비하는 증발기(120)의 경우에, 최전방의 후류측 탱크열을 의미한다. 따라서, 상기 배플(110)에 의하여, 상기 탱크열과 공조케이스(100)의 바닥 사이로 유동하는 공기가 증발기(120)의 하류쪽으로 토출되는 것이 차단될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 배플(110) 앞쪽에서 증발기(120)로부터 발생하는 응축수가 흘러내리면, 상기 증발기(120) 하류의 공조케이스(100) 바닥에 설치되는 응축수 배출구(104)쪽으로 상기 응축수가 유동하지 못하고 상기 배플(110)의 앞쪽에 고이게 된다.
상기 배플(110)의 앞쪽에 고이는 응축수가 상기 응축수 배출구(104)쪽으로 원활하게 배수될 수 있도록, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 배플(110)중 소정의 장소에, 상기 배플(110)의 상류와 상기 응축수 배출구(104)를 연통시키는 배수구멍(112)이 더 형성될 수 있다.
상기 배수구멍(112)은 배플(110)의 전체면적에 비하여 극미한 면적으로 형성됨으로써, 상기 배수구멍(112)을 통해 공기가 누설되는 풍량은 무시할 수 있다.
상기 또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 공기 누설을 효과적으로 차단할 수 있도록, 상기 배플(110)은, 상기 후류측 탱크열(T2)들의 시작 위치와 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 증발기 토출온도 개선 장치가 적용 된 차량용 공조장치의 작용에 대하여 설명한다.
냉방모드로 차량용 공조장치가 가동될 경우에, 공조케이스(100)의 입구(102)로 송풍기에 의하여 공기가 송풍되면, 상기 공기는 증발기(120)의 플랫 튜브(130)와 열교환핀(140)의 표면을 거치면서, 상기 플랫 튜브(130)의 내부를 흐르는 냉매와 열교환되어 냉기(정상 냉기) 상태로 증발기(120)의 하류로 토출되어, 소정의 경로를 따라 차량 실내로 토출됨으로써, 차량 실내의 난방이 수행된다.
이러한 과정에서, 상기 공조케이스(100)의 입구(102)로 송풍되는 공기의 일부가, 열교환핀(140)들을 완전히 통과하지 않은 상태에서 전열면적을 넓히도록 열교환핀(140)에 소정의 배열로 형성되는 루버(142)들을 거치면서, 전측 탱크열(T1)과 후류측 탱크열(T2) 사이의 틈새(134)와 후류측 탱크열(T2)의 서로 인접하는 탱크(132)들 사이의 틈새(24)(도 1 참조)를 통하여 공조케이스(100)의 바닥쪽으로 누설되는데, 이와 같이 누설되는 공기는 공조케이스(100)의 바닥에 증발기(120)의 후류측 탱크열(T2) 접촉하도록 설치되는 배플(110)에 의하여, 증발기(120)의 하류쪽으로 토출되는 것이 차단될 수 있다.
따라서, 증발기(120)를 거쳐 토출되는 냉기의 온도가, 열교환이 정상적으로 이루어지지 못해 상기 정상 냉기보다 온도가 높은 누설 공기에 의한 영향을 받지 않으므로, 누설 공기에 의하여 냉방 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 증발기 토출온 도 개선 장치에 의하면, 열교환핀(140)들을 완전히 통과하지 않은 상태에서 증발기(120)의 탱크열들(T1, T2)과 공조케이스(100)의 바닥 사이를 통해 누설되는 공기가 증발기(120) 하류로 토출되는 것을, 상기 공조케이스(100)의 바닥에 상기 증발기(120)의 후류측 탱크열(T2)과 접촉하도록 설치되는 배플(110)에 의하여 차단할 수 있으므로, 누설 공기에 의해 냉방 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 종래 차량용 공조장치에 비하여 향상된 냉방성능을 얻을 수 있는 차량용 공조장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 복수의 탱크열(T1, T2)을 가지는 증발기(120)가, 상기 탱크열들이 공조케이스(100)의 바닥을 향하도록 상기 공조케이스에 장착될 경우에,
    상기 공조케이스의 바닥에, 상기 탱크열들중 후류측 탱크열(T2)들의 하단과 접촉하여, 상기 탱크열들 하단과 상기 공조케이스의 바닥 사이를 통해 상기 증발기의 하류로 공기가 누설되는 것을 방지할 수 있는 배플(Baffle, 110)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기(120) 하류의 공조케이스(100) 바닥에는, 상기 증발기에서 발생하는 응축수를 배출하기 위한 응축수 배출구(104)가 형성되고, 상기 배플(110)중 소정의 장소에는 상기 배플의 상류와 상기 응축수 배출구를 연통시키는 배수구멍(112)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배플(110)은, 상기 후류측 탱크열(T2)들의 시작 위치와 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 토출온도 개선 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101400001B1 (ko) * 2012-05-23 2014-05-30 삼성중공업 주식회사 습도 조절 장치
KR101461988B1 (ko) * 2011-12-14 2014-11-14 한라비스테온공조 주식회사 차량용 좌,우 독립 공조장치
KR20230150503A (ko) * 2022-04-22 2023-10-31 주식회사 중원써모텍 에어 가이드를 구비한 유닛 쿨러

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