KR20110090559A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내에서 공기의 유입측에 설치되는 증발기(130)와, 상기 공조케이스(110) 내에서 공기의 토출측에 설치되는 전열히터(140)와, 상기 전열히터(140) 상에 형성된 복수의 방열핀(146) 및, 상기 전열히터(140)의 상기 방열핀(146) 중 일부의 제거로 형성되어 통기되는 공기를 바이패스시키는 바이패스 유로(147)를 포함한다. 따라서, 냉방모드시 냉각된 공기의 PTC히터(140)에 의한 통기저항이 줄어듦에 따라 실내로 토출되는 냉각공기의 토출량이 증대되고, 결과적으로는 냉각효율이 증대되게 된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 특히 전열히터(PTC히터)를 사용하는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다.
냉방시스템은 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제 송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이버, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시킨다. 이 과정에서 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트의 블로어에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜, 공기를 냉기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.
한편, 난방시스템은 엔진의 냉각수를 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서, 블로어 유니트의 블로어에 의해 송풍되는 공기와 히터코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜 송풍공기를 온기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 자동차 실내를 난방한다.
상기 난방시스템은 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 차량의 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기까지는 장시간이 소요됨으로써, 엔진 가동 후 초기 난방의 효과를 기대할 수가 없었다.
이에 따라, 차량의 초기난방을 위해 온도상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도 특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 전열히터가 개발되어 왔다. 이러한 PTC소자를 이용한 전열히터는, 공조장치의 케이스내에 설치된 통상의 히터코어 근방에 배치되어 공기를 직접 가열하므로, 엔진의 초기구동시부터 정상구동시까지 차량 실내의 온도를 상승시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 공조장치의 내부구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
종래기술에 따른 차량용 공조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 공조케이스(10)의 입구단에 블로어(20)가 설치되고, 상기 블로어(20)의 뒷쪽 공기의 유입측에 증발기(30)가 설치되며, 상기 증발기(30)의 뒤쪽에 전열히터(40)가 설치되어 있다.
이러한 종래기술에 따른 차량용 공조장치는, 온도 조절을 위한 도어가 구비되지 않은 상태로 증발기(30) 또는 전열히터(40)를 통해 냉난방이 이루어지며, 냉난방모드에 관계없이 블로어(20)를 통해 유입되는 공기는 증발기(30), 및 전열히터(40)를 통과하게 된다. 따라서, 냉방모드에서도 공기가 항상 전열히터(40)를 통과하게 되어 전열히터(40)의 통기저항만큼 풍량이 감소하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 냉방모드에서 풍량을 증대시켜 냉방효율을 증대시킬 수 있도록 한 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차랴용 공조장치는, 공조케이스와, 상기 공조케이스 내에서 공기의 유입측에 설치되는 증발기와, 상기 공조케이스 내에서 공기의 토출측에 설치되는 전열히터와, 상기 전열히터 상에 형성된 복수의 방열핀 및, 상기 전열히터의 상기 방열핀 중 일부의 제거로 형성되어 통기되는 공기를 바이패스시키는 바이패스 유로를 포함한다.
상기 전열히터는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 바이패스 유로는 상기 전열히터의 상부, 하부 또는 중심부중 어느 한 부분에 형성된다.
상기 전열히터의 전방에 유로개폐도어가 설치되어 냉난방 조건에 따라 상기 바이패스 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 바이패스 유로의 높이는 방열핀의 전체높이를 기준으로 1/5로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, PTC히터에 공기가 열교환되지 않고 그대로 통과하는 바이패스 유로를 형성함으로써, 냉방모드시 냉각된 공기가 PTC히터에 의한 통기저항이 줄어듦에 따라 실내로 토출되는 냉각공기의 토출량이 증대되고, 결과적으로는 냉각효율이 증대되게 된다.
또한, 바이패스 유로를 개폐하는 유로개폐도어를 PTC히터 앞쪽에 배치하여 냉각모드에서는 바이패스 유로를 개방하는 한편, 난방모드에서는 바이패스 유로를 차단하여 냉난방효율을 증대시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 전열히터의 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면 구성도,
도 5는 도 4에 도시된 전열히터의 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 PTC히터의 사시도이다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공조케이스(110), 블로어(120), 증발기(130), 전열히터(140)를 포함한다.
상기 공조케이스(110)의 입구단에 블로어(120)가 설치되고, 공조케이스(110)의 출구단에 전방 윈도우로 공기를 토출하는 디프로스트 벤트(DV)와, 차실 중앙부로 공기를 토출하는 페이스 벤트(FV), 및 차실내의 바닥쪽으로 공기토출을 안내하기 위한 플로어 벤트(미도시)가 각각 설치된다. 상기 디프로스트 벤트(DV)와 페이스 벤트(FV) 앞쪽에 모드조절도어(150,160)가 구비되어 있다.
상기 증발기(130)는 공기유입부 쪽에 설치되는 것으로, 저온 저압의 액체 상태의 냉매가 코어를 통과하면서 실내의 더운 공기와 열교환을 통하여 냉매를 증발시켜 저온저압의 기체상태의 냉매로 변환시키고, 차실내에 냉각 공기를 공급하여 준다.
상기 전열히터(140)는 상기 증발기(130)의 뒤쪽 즉 공기의 토출측에 설치되는 것으로, 증발기(130)를 통과한 공기를 열교환을 통해 가열하여 따뜻한 공기를 공급하여 준다. 이러한 전열히터(140)는 온도상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 PCT히터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전열히터(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 좌우측 프레임(141,142)과, 상하 캡(143,144)과, PTC소자가 내장된 복수의 튜브(145)와, 상기 튜브(145) 사이에 배치된 방열핀(146)을 포함한다. 그리고, 전열히터(140)의 하부에 상기 방열핀(146)이 형성되지 않은 바이패스 유로(147)를 포함한다.
상기 상부 캡(143)에는 PTC소자로 전원이 공급되도록 배선들이 연결되며, 이 배선들을 외부로부터 보호하기 위한 커버(148)가 상부 캡(143)에 결합된다.
상기 방열핀(146)은 튜브(145) 사이에 상하로 이격되게 적층되어 그 사이로 공기를 통과시키면서 튜브(145)로부터 발생되는 열과 공기를 열교환시켜 공기를 가열해준다.
이러한 방열핀(146)은 튜브(145) 사이에서 전체적으로 적층되는 것이 아니라, 방열핀(146)의 전체높이(H)를 기준으로 하부로부터 1/5지점(1/5H)까지는 적층되지 않는다. 이 구간은 공기가 그대로 통과하는 바이패스 유로(147)가 된다.
한편, 상기 바이패스 유로(147)는 상기 전열히터(140) 앞쪽에 배설된 유로개폐도어(170)에 의해 선택적으로 차단되도록 되어 있다. 즉 난방모드에서는 바이패스 유로(147)를 차단하여 차가운 공기가 통과하지 않도록 하고, 냉방모드에서는 바이패스 유로(147)를 열어 차가운 공기가 그대로 통과하여 실내로 유입되도록 되어 있다. 여기서, 유로개폐도어(170)는 풍향이 바이패스되는 부분에 배치하여 상기 바이패스 유로(147)를 선택적으로 차단하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 외기 또는 내기는 블로어(120)의 작동에 의해 공조케이스(110) 내로 유입된 후 증발기(130)를 통과하게 된다. 증발기(130)는 냉방모드시 작동되어 저온 저압의 액체상태의 냉매와 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시킨다.
냉각된 공기는 전열히터(140)를 통과하게 된다. 상기 전열히터(140)는 난방모드에서만 작동되기 때문에 냉각모드에서는 냉각된 공기가 그대로 통과하게 된다. 이 때, 유로개폐도어(170)는 개방된 상태로 되어 있다.
냉방모드에서 전열히터(140)의 바이패스 유로(147)를 통하여 공기가 통과하기 때문에 기존과 같이 바이패스 유로가 형성되지 않고 냉각된 공기가 냉각핀을 통과하는 경우보다 실내로 토출되는 공기의 단위시간당 풍량이 증가하게 된다. 즉 방열핀(146)에 의한 통기저항이 줄어들기 때문에 공기의 풍량이 증가하게 되는 것이다.
한편, 난방모드에서는 증발기(130)의 작동은 정지되고, 증발기(130)를 통과한 공기는 전열히터(140)를 통과하면서 가열되어 차량의 실내로 토출된다. 난방모드 초기에서는 전열히터(140)를 통한 공기의 열교환량을 높이기 위하여 유로개폐도어(170)를 닫도록 하여 바이패스 유로(147)가 차단된다. 전열히터(140)가 정상적으로 작동되면 많은 풍량을 위하여 유로개폐도어(170)를 개방한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면 구성도, 도 5는 도 4에 도시된 전열히터의 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공조장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 전열히터(140)의 중심부에 바이패스 유로(147)가 형성되어 있다. 즉 전열히터(140)의 중심부분에 냉각핀을 적층시키지 않음으로써 바이패스 유로(147)가 형성된다.
상기 바이패스 유로(147)는 전열히터(140) 앞쪽에 배치된 유로개폐도어(170)에 의해 선택적으로 개폐된다. 여기서, 유로개폐도어(170)는 필요에 따라 플랫형이 아니라 필름도어 타입으로도 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 바이패스 유로(147)를 선택적으로 개폐하는 유로개폐도어(170)를 전열히터(140) 앞쪽에 배치하여 냉각모드에서는 바이패스 유로(147)를 개방하는 한편, 난방모드에서는 바이패스 유로(147)를 차단하여 냉난방효율을 증대시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 PTC히터의 바이패스 구간이 하부 또는 중심부에 형성되는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않고 상부에 형성될 수도 있으며, 상,하부와 같이 두 부분에 형성될 수도 있다.
100 : 공조장치 110 : 공조케이스
120 : 블로어 130 : 증발기
140 : 전열히터 141,142 : 프레임
142,144 : 캡 145 : 튜브
146 : 방열핀 147 : 바이패스 유로
150,160 : 모드조절도어 170 : 유로개폐도어
DV : 디프로스트 벤트 FV : 페이스 벤트
H : 방열핀 높이

Claims (5)

  1. 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내에서 공기의 유입측에 설치되는 증발기(130)와, 상기 공조케이스(110) 내에서 공기의 토출측에 설치되는 전열히터(140)와, 상기 전열히터(140) 상에 형성된 복수의 방열핀(146) 및, 상기 전열히터(140)의 상기 방열핀(146) 중 일부의 제거로 형성되어 통기되는 공기를 바이패스시키는 바이패스 유로(147)를 포함하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열히터(140)는 PTC히터를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로(147)는 상기 전열히터(140)의 상부, 하부 또는 중심부 중 어느 한 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전열히터(140)의 전방에 유로개폐도어(170)가 설치되어 냉난방 조건에 따라 상기 바이패스 유로(147)를 선택적으로 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로(147)의 높이는 전체 방열핀(146)의 설치높이를 기준으로 1/5인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140029075A (ko) * 2012-08-31 2014-03-10 한라비스테온공조 주식회사 고전압 ｐｔｃ 히터
KR20160125898A (ko) * 2015-04-21 2016-11-01 한온시스템 주식회사 차량용 피티씨 히터

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