KR20090022282A - 자동차용 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발기를 통해 냉각된 공기를 자동차 실내로 직접적으로 토출하는 구조를 추가하여 초기 냉방 속도를 향상시키기 위한 것이다. 이러한 자동차용 공기조화장치는 공기를 흡입하는 송풍팬(215)이 내장된 블로워 유니트 케이스(211)와, 상기 블로워 유니트 케이스(211)와 연결되며 그 내부에 증발기(233)가 내장된 증발기 유니트 케이스(231), 및 상기 증발기 유니트 케이스(231)로부터 냉각된 공기가 유입되는 공기 유입구(251a)를 가지며 그 내부에 히터 코어(253)가 내장된 히터 유니트 케이스(251)를 포함하는 자동차용 공기조화장치에 있어서, 상기 증발기(233)를 통해 냉각된 공기를 상기 히터 유니트 케이스(251)를 통하지 않고 상기 자동차의 실내로 직접적으로 토출시키는 급속 냉기 토출 유니트(310)를 포함한다.
자동차, 공기조화장치, 증발기, 냉방, 급속, 냉각

Description

자동차용 공기조화장치 {AIR CONDITIONER FOR AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차용 공기조화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 실내의 초기 냉방 속도를 향상시키도록 된 자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공기조화장치는 차량 외부 또는 차량 실내에서 공기를 도입하여 공기를 가열 또는 냉각시켜 자동차의 실내로 송풍함으로써 자동차 실내를 냉방 또는 난방하는 장치이다.
이러한 공기조화장치는 블로어 유니트(blower unit), 증발기 유니트(evaporator unit) 및 히터 유니트(heater unit)가 독립적으로 구성된 쓰리 피스 타입(Three-Pieces type)의 공기조화장치, 증발기 유니트 및 히터 유니트가 하나의 케이스에 일체로 구성된 세미 센터 타입(Semi-Center type)의 공기조화장치, 및 블로어 유니트, 증발기 유니트 및 히터 유니트가 하나의 케이스에 일체로 구성된 센터 타입(Center type)의 공기조화장치로 분류될 수 있다.
도 1은 종래 기술을 따른 쓰리 피스 타입(Three-Pieces type)의 공기조화장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ′를 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 공기조화장치(1)는 공기를 흡입하는 블로어 유니트(10:blower unit)와, 블로어 유니트(10)가 일측에 연결되는 증발기 유니트(30:evaporator unit) 및, 증발기 유니트(30)의 일측에 연결되는 히터 유니트(50:heater unit)를 포함한다.
블로어 유니트(10), 증발기 유니트(30), 및 히터 유니트(50)가 차량의 폭방향(A방향)으로 배치된다.
블로어 유니트(10)는 블로어 유니트 케이스(11)와, 블로어 유니트 케이스(11) 내부에 설치되는 전동 모터(13: electrical motor), 및 전동 모터(13)의 구동력에 의해 회전되는 송풍팬(15:blower)을 포함한다. 블로어 유니트 케이스(11)에는 자동차 실내·외의 공기를 유입하기 위한 내기 유입구(11a) 및 외기 유입구(11b)가 형성된다. 블로어 유니트 케이스(11)의 내부에는 송풍기 도어 부재(17)가 회전 가능하게 설치되어 내기 유입구(11a) 및 외기 유입구(11b)를 선택적으로 개방한다.
증발기 유니트(30)는 블로어 유니트 케이스(11)와 연결되는 증발기 유니트 케이스(31)와, 증발기 유니트 케이스(31) 내에 설치되어 송풍팬(15)에 의해 유입된 내기 또는 외기를 냉각시키는 증발기(33)를 포함한다.
히터 유니트(50)는 증발기(33)를 통해 냉각된 공기가 유입되는 공기 유입구(51a)를 갖는 히터 유니트 케이스(51)와 히터 유니트 케이스(51)내에 설치되어 증발기 유니트 케이스(31)를 통해 유입된 공기를 가열시키는 히터 코어(53)로 이루어진다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ′를 따른 단면도이다.
도 3을 참조하면, 히터 유니트 케이스(51)의 내부에는 블로어 유니트(10)로부터 흡입되어 증발기(33)를 통해 송풍되는 공기를 히터 코어(53)에 선택적으로 유입시키는 온도 조절 도어(71)가 포함된다.
또한, 히터 유니트 케이스(51)는 자동차 창문 쪽으로 공기 배출을 안내하여 자동차 창문의 성에를 제거하기 위한 디프로스트 벤트(defrost vent : 91 )와, 자동차 실내의 상반부 쪽으로 공기 배출을 안내하기 위한 페이스 벤트(face vent: 93 )와, 자동차 실내의 하반부 쪽으로 공기 배출을 안내하기 위한 플로어 벤트(floor vent: 95)를 추가로 포함한다.
각 벤트(91, 93, 95)로의 공기 흐름의 교체는 디프로스트 도어(defrost door: 73), 페이스 도어(face door : 75), 및 플로어 도어(floor door : 77)에 의하여 행해진다.
각 벤트(91, 93, 95)에는 자동차 실내로 공기 조화된 공기를 자동차 실내의 원하는 영역으로 각각 토출하기 위한 덕트(duct)들이 설치된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 자동차 실내의 상반부 쪽으로 열교환된 공기를 토출하도록 디프로스트 벤트(91)에는 디프로스트 덕트(101: defrost duct)가 연결되고, 자동차의 창문 측으로 열교환된 공기를 토출하도록 페이스 벤트(93)에는 페이스 덕트(103: face duct)가 연결된다.
다음은 이와 같이 구성된 종래의 공기조화장치(1)의 동작 상태를 냉방·벤트 모드를 예로 들어 설명한다.
먼저, 블로어 유니트 케이스(11)내의 송풍팬(15)에 의해 블로어 유니트 케이스(11)의 내로 유입된 공기가 증발기 유니트 케이스(31) 내의 증발기(33)를 거치면서 냉각되어 히터 유니트 케이스(51)의 공기 유입구(51a)를 통해 히터 유니트 케이스(51)내로 유입된다. 이후, 히터 유니트 케이스(51)내의 바이패스 유로(55)를 통과하여 페이스 벤트(93)를 통해 토출되고, 디프로스트 덕트(101)를 통해 자동차의 실내로 토출된다.
이와 같이 종래에는 공기조화장치(1)를 통해 열교환된 공기를 원하는 영역으로 각각 토출하기 위한 디프로스트 덕트(103), 페이스 덕트(101)등이 앞좌석의 전방에 배치되기 때문에 뒷좌석의 냉방 효율은 떨어지게 된다. 자동차 실내가 비교적 넓은 경우에는 뒷좌석까지 열교환된 공기가 충분히 전달되지 않는 문제점이 있다.
종래의 공기조화장치(1)는 냉방 모드로 구동할 때에도 증발기(33)를 통해 열교환된 공기가 히터 유니트 케이스(51)내로 유입된 후 각 벤트(91,93,95)로 토출되는 구조를 이루기 때문에 냉기가 토출되는 유로가 길어져 풍량이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이 공기 유로가 길기 때문에 자동차 실내로 토출되는 냉기의 열손실이 발생되어 냉방 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이 토출 공기의 유량이 감소하고, 냉기의 열손실이 발생됨에 따라 자동차 실내를 빠르게 냉각시키지 못하여, 초기 냉각 시간이 지연됨으로써 에너지 효율이 저감되는 문제점이 있으며, 그 결과 연비(燃費)가 상승되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 증발기를 통해 열교환 된 공기를 자동차 실내로 직접 보내어 초기 냉방 속도를 향상시키는 자동차용 공기조화장치를 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 공기조화장치는 공기를 흡입하는 송풍팬이 내장된 블로어 유니트 케이스와, 상기 블로어 유니트 케이스와 연결되며 그 내부에 증발기가 내장된 증발기 유니트 케이스, 및 상기 증발기 유니트 케이스로부터 냉각된 공기가 유입되는 공기 유입구를 가지며 그 내부에 히터 코어가 내장된 히터 유니트 케이스를 포함하는 자동차용 공기조화장치에 있어서, 상기 증발기를 통해 냉각된 공기를 상기 히터 유니트 케이스를 통하지 않고 상기 자동차의 실내로 직접적으로 토출시키는 급속 냉기 토출 유니트를 포함한다.
상기 급속 냉기 토출 유니트는 상기 증발기의 하류측의 상기 증발기 케이스의 일측에 연결되며 상기 자동차의 실내로 상기 증발기를 통해 냉각된 상기 공기를 토출시키기 위한 적어도 하나의 토출구를 갖는 냉기 토출 덕트, 및 상기 증발기를 통해 냉각된 냉기의 흐름을 상기 히터 유니트 케이스 또는 상기 냉기 토출 덕트측으로 단속하는 도어 부재를 포함할 수 있다.
상기 히터 유니트 케이스의 일측에는 상기 증발기를 통해 송풍되는 공기를 자동차의 창문측으로 가이드하는 디프로스트 덕트가 연결되고, 상기 디프로스트 덕 트 일측의 상기 히터 유니트 케이스에는 상기 증발기를 통해 송풍되는 공기를 자동차 실내의 상반부측으로 가이드하는 페이스 덕트가 연결되고, 상기 증발기 케이스의 일측에 연결된 냉기 토출 덕트는 상기 디프로스트 덕트 및 상기 페이스 덕트의 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면 증발기를 통해 열교환 된 냉기가 직접적으로 자동차 실내로 토출되도록 구성함으로써, 초기 냉방 속도를 향상시키는 이점이 있다.
또한, 증발기를 통해 열교환된 공기가 직접적으로 자동차 실내로 토출되도록 구성함으로써, 공기 유로가 단축되어 열전달에 따른 냉기의 열손실을 줄이는 이점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이 공기 유로를 단축됨에 따라 자동차 실내로 토출되는 냉기의 풍량을 증대시키는 이점이 있다.
또한, 실내 토출 공기의 유량 증대 및 토출 온도 하강으로 인한 초기 냉방 속도를 증가시킴에 따라 에너지 효율을 증대시켜 연비를 절감하는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 따른 자동차용 공기조화장치의 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예를 따른 쓰리 피스 타입(Three-Pieces type)의 공기조화장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 선 Ⅴ-Ⅴ′를 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 공기조화장치(200) 공기를 흡입하는 블로어 유니트(210)와, 블로어 유니트(210)가 일측에 연결되는 증발기 유니트(230) 및, 증발기 유니트(230)의 일측에 연결되는 히터 유니트(250)과, 증발기 유니트(230)의 후단측에 연결되는 급속 냉기 토출 유니트(310: quick-cool-air discharging unit)를 포함한다.
블로어 유니트(210), 증발기 유니트(230), 히터 유니트(250), 및 급속 냉기 토출 유니트(310)는 차량의 폭방향(B방향)으로 배치된다.
블로어 유니트(210)는 블로어 유니트 케이스(211)와, 블로어 유니트 케이스(211) 내부에 설치되는 전동 모터(213), 및 전동 모터(213)의 구동력에 의해 회전되는 송풍팬(215)을 포함한다. 블로어 유니트 케이스(211)에는 자동차 실내·외의 공기를 유입하기 위한 내기 유입구(211a) 및 외기 유입구(211b)가 형성된다.
증발기 유니트(230)는 블로어 유니트 케이스(211)와 연결되는 증발기 유니트 케이스(231)와, 증발기 유니트 케이스(231) 내에 설치되어 송풍팬(215)에 의해 유입된 내기 또는 외기를 냉각시키는 증발기(233)를 포함한다.
블로어 유니트 케이스(211) 및 증발기 유니트 케이스(231)는 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 블로어 유니트 케이스(211) 및 증발기 유니트 케이스(231)를 일체로 형성하여 부품수 절감 및 조립 공정수를 단순화하는 이점이 있다.
히터 유니트(250)는 증발기(233)를 통해 냉각된 공기가 유입되는 공기 유입구(251a)를 갖는 히터 유니트 케이스(251)와 히터 유니트 케이스(251)내에 설치되어 증발기 유니트 케이스(231)를 통해 유입된 공기를 가열시키는 히터 코어(253)로 이루어진다.
급속 냉기 토출 유니트(310)는 증발기(233) 하류측의 증발기 케이스(231)의 일측에 연결되며 상기 자동차의 실내로 냉기를 토출시키기 위한 적어도 하나의 토출구(311a)를 갖는 냉기 토출 덕트(311) 및 증발기(233)를 통해 냉각된 냉기의 흐름을 히터 유니트 케이스(251) 또는 냉기 토출 덕트(311)측으로 단속하는 도어 부재(313)를 포함한다.
도어 부재(313)는 일예로 증발기 케이스(231)의 내측에서 히터 유니트 케이스(251)의 공기 흡입구(251a) 및 냉기 토출 덕트(311)의 유입구(311b)측 사이에 회전 가능하게 지지되는 회전축(313a)과, 회전축(313a)의 일측에 형성된 판형의 도어 본체(313b)를 포함한다. 회전축(313a)은 도시되지 않은 구동 유니트와 연결되어 급속모드 선택에 따라 동작되어 히터 유니트 케이스(251)의 공기 흡입구(251a)를 차단(실선 표시 상태)하고 냉기 토출 덕트(311)의 유입구(311b)를 개방한다.
도어 부재(313)의 구동은 자동 모드로 구동되는 것 이외에도 탑승자의 수동 조작에 의할 수 있다. 즉, 회전축(313a)의 일측에 탑승자가 손으로 잡을 수 있는 노브 등을 연결하여 소정 방향으로 회전시킴으로써 냉기의 흐름 방향을 조절할 수도 있다.
도어 부재(313)는 상술한 구조 이외에도 슬라이딩 도어 구조를 취할 수 있다.
도 6은 도 4의 선 Ⅵ-Ⅵ′을 따른 단면도이다.
도 6을 참조하면, 히터 유니트 케이스(251)의 내부에는 블로어 유니트(210) 로부터 흡입되어 증발기(233)를 통해 냉각된 공기를 히터 코어(253)에 선택적으로 유입시키는 온도 조절 도어(271)가 포함된다.
또한, 히터 유니트 케이스(251)는 자동차 창문 쪽으로 공기 배출을 안내하여 자동차 창문의 성에를 제거하기 위한 디프로스트 벤트(291)와, 자동차 실내의 상반부 쪽으로 공기 배출을 안내하기 위한 페이스 벤트(293)와, 자동차 실내의 하반부 쪽으로 공기 배출을 안내하기 위한 플로어 벤트(295)를 추가로 포함한다.
각 벤트(291, 293, 295)로의 공기 흐름의 교체는 디프로스트 도어(273), 페이스 도어(275), 및 플로어 도어(277)에 의하여 행해진다.
각 벤트(291, 293, 295)에는 공기 조화된 공기를 자동차 실내의 원하는 영역으로 각각 토출하기 위한 덕트(duct)들이 설치된다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 자동차 실내의 상반부 쪽으로 열교환된 공기를 토출하도록 디프로스트 벤트(291)에는 디프로스트 덕트(281)가 연결되고, 자동차의 창문측으로 열교환된 공기를 토출하도록 페이스 벤트(293)에는 페이스 덕트(283)가 연결된다.
냉기 토출 덕트(311)는 증발기(233) 하류측의 증발기 케이스(231)의 일측으로부터 자동차 실내로 공기를 보낼 수 있는 부분까지 연결되는 것으로, 예컨대, 디프로스트 덕트(281) 및 페이스 덕트(283)의 사이에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예를 따른 급속 냉기 토출 유니트에 의해 냉기가 토출되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 냉기 토출 덕트(311)의 토출구(311a)가 인스트루먼트 패 널(instrument panel: 301)의 벤트(301a)와 연통되어 증발기(233)를 통해 열교환된 냉기가 화살 표시된 바와 같이 자동차 실내의 뒷좌석을 향해 직접적으로 전달되어 자동차 실내의 초기 냉방 속도를 향상시킨다.
냉기 토출 덕트(311)의 토출구(311a)의 위치가 인스트루먼트 패널(301)의 중앙부에 한 개가 형성된 것으로 도시하였으나, 그 위치 및 개수는 변경 가능하다.
인스트루먼트 패널(301)의 일측에는 급속 냉기 토출 유니트(310 : 도 5 및 도 6 참조)의 동작을 선택할 수 있는 모드 선택 유니트(330)가 추가로 구성되어 급속 냉기 토출 동작 선택을 용이하게 하도록 한다.
모드 선택 유니트(330)는 도시된 바와 같이 조작 버튼(331)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 탑승자가 이 조작 버튼(331)을 선택할 경우 제어부(미도시)의 제어 동작을 따른 구동부(미도시)의 구동 동작에 의해 급속 냉기 토출 유니트(310)의 회전축(313a)이 시계 방향으로 회전되어 도어 본체(313b)가 히터 유니트 케이스(251)의 공기 흡입구(251a)를 차단하고 냉기 토출 덕트(311)의 유입구(311b)를 개방한다. 그 결과 증발기(233)를 통해 냉각된 공기는 히터 유니트 케이스(251)측으로 흐르지 않고 냉기 토출 덕트(311)의 유입구(311b)로 유입되어 토출구(311a)를 통과한 후 인스트루먼트 패널(301)의 벤트(301a)를 통해 자동차 실내의 뒷좌석으로 직접 전달됨으로써 자동차 실내의 뒷좌석까지 빠른 속도로 냉방시킨다.
이와 같은 급속 냉기 토출 동작은 탑승자가 선택하면 정해진 시간동안 동작 된 후 종래와 같이 벤트 모드 또는 페이스 모드 등의 동작 상태를 이룰 수 있다.
이와 같이 증발기(233)를 통해 냉각된 공기가 히터 유니트 케이스(251)를 통과하지 않고 냉기 토출 덕트(310)를 통해 직접적으로 토출되는 구조로 되어 유로가 단순화됨으로서 풍량이 증대된다. 그 결과 공기 유로가 짧아져 냉기의 열전달에 따른 열 손실을 방지하여 냉방 효과를 향상시킨다.
상술한 바와 같이 풍량 증대 및 냉기의 열손실을 줄임으로써 자동차 실내를 단시간 내에 냉방시키고 에너지 효율을 증대시킴에 따라 연비 절감효과를 얻게 된다.
도 8은 종래 기술을 따른 공기조화장치 및 본 발명의 일실시 예를 따른 공기조화장치의 냉방 성능을 비교한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 종래에 비하여 본 발명의 일실시 예를 따른 공기조화장치가 단시간 내에 자동차 실내의 온도가 하강되어 초기 냉방 속도가 향상된 것을 알 수 있었다.
도 1은 종래 기술을 따른 쓰리 피스 타입(Three-Pieces type)의 공기조화장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ′를 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ′를 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예를 따른 쓰리 피스 타입(Three-Pieces type)의 공기조화장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 선 Ⅴ-Ⅴ′를 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 선 Ⅵ-Ⅵ′를 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예를 따른 급속 냉기 토출 유니트에 의해 냉기가 토출되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 종래 기술을 따른 공기조화장치 및 본 발명의 일실시 예를 따른 공기조화장치의 냉방 성능을 비교한 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 공기조화장치 210 : 블로어 유니트
211 : 블로어 유니트 케이스 213 : 송풍팬
230 : 증발기 유니트 231 : 증발기 케이스
233 : 증발기 250 : 히터 유니트
251 : 히터 유니트 케이스 251a : 공기 유입구
253 : 히터 코어 310 : 급속 냉기 토출 유니트
311 : 냉기 토출 덕트 311a : 토출구
281 : 디프로스트 덕트 283 : 페이스 덕트
273 : 도어 부재 291 : 디프로스트 벤트
293 : 페이스 벤트 301 : 인스트루먼트 패널
330 : 모드 선택 유니트

Claims (3)

  1. 공기를 흡입하는 송풍팬(215)이 내장된 블로어 유니트 케이스(211)와, 상기 블로어 유니트 케이스(211)와 연결되며 그 내부에 증발기(233)가 내장된 증발기 유니트 케이스(231), 및 상기 증발기 유니트 케이스(231)로부터 냉각된 공기가 유입되는 공기 유입구(251a)를 가지며 그 내부에 히터 코어(253)가 내장된 히터 유니트 케이스(251)를 포함하는 자동차용 공기조화장치에 있어서,
    상기 증발기(233)를 통해 냉각된 공기를 상기 히터 유니트 케이스(251)를 통하지 않고 상기 자동차의 실내로 직접적으로 토출시키는 급속 냉기 토출 유니트(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 급속 냉기 토출 유니트(310)는 상기 증발기(233)의 하류측의 상기 증발기 케이스(231)의 일측에 연결되며 상기 자동차의 실내로 상기 증발기(233)를 통해 냉각된 상기 공기를 토출시키기 위한 적어도 하나의 토출구(311a)를 갖는 냉기 토출 덕트(311); 및
    상기 증발기(233)를 통해 냉각된 냉기의 흐름을 상기 히터 유니트 케이스(251) 또는 상기 냉기 토출 덕트(311)측으로 단속하는 도어 부재(313);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 히터 유니트 케이스(251)의 일측에는 상기 증발기(233)를 통해 송풍되는 공기를 자동차의 창문측으로 가이드하는 디프로스트 덕트(281)가 연결되고;
    상기 디프로스트 덕트(281) 일측의 상기 히터 유니트 케이스(251)에는 상기 증발기(233)를 통해 송풍되는 공기를 자동차 실내의 상반부측으로 가이드하는 페이스 덕트(283)가 연결되고;
    상기 증발기 케이스(231)의 일측에 연결된 냉기 토출 덕트(311)는 상기 디프로스트 덕트(281) 및 상기 페이스 덕트(283)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하 는 자동차용 공기조화장치.
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