KR20110134621A

KR20110134621A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20110134621A
Application number: KR1020100054286A
Authority: KR
Inventors: 오광헌; 구중삼
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 내부에 열교환기 안착부(11)가 형성되는 공조장치 케이스(10)와; 상기 열교환기 안착부(11)에 설치되어 다수 병렬 배치되는 튜브(21)와, 상기 튜브(21)와 튜브(21) 사이에 설치되는 핀(22)과, 상기 튜브(21)의 양단에 설치되는 헤더(23) 및 탱크(24)를 포함하는 히터코어(20)와; 상기 히터코어(20)와 면접하여 고정되도록 고정수단(40)이 형성된 보조히터(30)로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 의해 보조히터가 히터코어에 의해 고정되므로 공조장치 케이스에 별도로 보조히터를 장착하기 위한 안착부를 형성할 필요가 없으며, 히터코어의 공기 유동면적 전체에 걸쳐 보조히터를 형성하면 보조히터의 두께를 히터코어에 비해 얇게 형성할 수 있으므로 히터코어를 두께를 얇게 제작할 수 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치(HVAC) 내에 설치되는 히터코어의 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 보조히터를 히터코어의 한쪽 방면에 부착 고정하여 공조장치 내의 공간 활용도를 향상하고, 더욱이 이에 의해 조립공정에 소요되는 시간을 절약할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 공조장치에는 엔진에서 나오는 고온의 냉각수의 열에너지를 이용해 공기와 열교환을 이루고, 가열된 공기는 실내로 토출되어 실내 난방을 이루도록 구성된다.

이처럼 실내 난방을 위해서는 엔진의 냉각수가 충분히 가열되어 공기와 열교환되어야 하는 것이지만, 차량의 초기시동시에는 엔진이 충분히 예열되지 못한 상태이므로 냉각수의 온도가 낮고, 이때 난방을 가동하면 공기 가열되지 않은 채 차가운 공기가 실내로 토출된다.

특히 외기 온도가 낮은 겨울철에는 냉각수가 영하의 온도로까지 냉각되어 있고, 이러한 냉각수의 온도가 난방을 이루기에 적합한 최저온도까지 가열되기까지 오랜 시간이 소요된다.

따라서 이 문제를 해결하기 위해 엔진의 냉각수를 이용한 히터코어 이외에 보조로 작동하는 보조히터가 공조장치 내에 더 설치되는데, 이러한 보조히터는 주로 전원을 인가받아 열을 발생하는 PTC소자(positive temperature codfficient device)를 이용한 전기히터가 주로 사용되고 있다.

이러한 보조히터는 도 1에서와 같이 블로워 유닛에 의해 공조장치 케이스(100) 내로 흡입된 공기가 히터코어(110)를 통과하고, 다시 공기가 보조히터(120)를 다시 통과한 후 실내로 공급되도록 구성되어 있어, 냉각수가 충분히 가열되지 못한 상황이더라도 보조히터(120)를 통과하여 공기가 열교환되므로 냉각수가 가열되는 동안에 보조히터(120)를 이용해 실내 난방을 가동할 수 있다.

이와 같이 보조히터는 히터코어를 통과한 공기가 다시 통과하여 열교환되도록 히터코어의 출구방향에 위치되어 히터코어와 보조히터가 서로 병렬로 설치되는데, 이처럼 보조히터를 설치하기 위해서는 공조장치 케이스 내에 보조히터를 장착하기 위한 장착부를 더 구비해야 하고, 이를 설치하기 위한 공간을 확보해야 하므로 공조장치 내의 구조가 복잡해져 조립이 어렵고, 기존의 공조장치 케이스를 그대로 사용할 수 없어 금형제작에 따른 비용이 증가하는 문제가 있다.

따라서 공조장치 케이스 내에 장착부를 구성할 필요가 없이 히터코어와 보조히터를 일체로 제작한 기술이 개발되고 있는데, 이러한 예로서 한국공개특허 제10-2004-0061110호(보조히터 장착구조)가 개시된 바 있다.

상기 기술은 도 2에서와 같이 제1,2 탱크와, 다수개의 냉각수 튜브 및 이 튜브들 사이에 설치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 히터코어(210)에 있어서, 상기 튜브들 중 일부 튜브들의 폭을 작게 하여 보조히터 장착부(220)가 형성되고, 상기 보조히터 장착부(220)에 박스형 보조히터(230)가 설치된다.

이와 같은 종래 기술은 히터코어(210)를 설치하면서 보조히터(230)가 함께 설치되어 조립이 간단하고, 공조장치 케이스 내에 별도의 설치공간을 확보할 필요가 없어 설계가 용이하다는 장점이 있으나, 보조히터(230)의 설치 공간 확보를 위해 히터코어(210)의 공기의 유동면적을 축소한 것이므로, 히터코어(210)와 보조히터(230)를 동시에 작동시키지 않으면 열교환된 공기와 그렇지 않은 공기가 혼합되어 결과적으로는 토출되는 공기의 온도가 설정된 온도보다 낮아지므로 난방성능이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 차량용 공조장치 내에 설치되는 히터코어에 있어서 히터코어와 보조 히터를 각각 설치함에 따른 조립의 불편함과, 설치 공간 확보를 위해 공조장치의 케이스가 커지는 문제를 해소한 차량용 공조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명은 내부에 열교환기 안착부가 형성되는 공조장치 케이스와; 상기 열교환기 안착부에 설치되어 다수 병렬 배치되는 튜브와, 상기 튜브와 튜브 사이에 설치되는 핀과, 상기 튜브의 양단에 설치되는 헤더 및 탱크를 포함하는 히터코어와; 상기 히터코어와 면접하여 고정되도록 고정수단이 형성된 보조히터로 구성된 것에 의해 달성된다.

본 발명의 사용으로 차량용 공조장치 내에 설치되는 히터코어 중에서 히터코어와 보조히터를 각각 설치할 필요가 없으므로 구조적으로 간단하고, 이에 조립이 편리하여 조립시간이 단축되며, 또한 히터코어와 보조히터를 더욱 얇게 제작할 수 있어 공조장치 케이스의 설계가 용이하다.

도 1은 종래의 자동차용 공조장치에 대한 예를 보인 단면도,
도 2는 종래의 보조히터 장착구조의 예를 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 예를 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 히터코어의 예를 보인 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 히터코어의 예를 보인 분리된 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 고정수단의 고정클립의 예를 보인 사시도,
도 7(a, b)는 본 발명에 따른 고정수단의 결합턱의 예를 보인 사시도,
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 보조히터의 장착구조의 예를 보인 측면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 차량용 공조장치에 있어서, 히터코어와 보조히터의 결합구조에 관한 것으로, 이는 도 3과 도 4에서와 같이 내부에 열교환기 안착부(11)가 형성되는 공조장치 케이스(10)와; 상기 열교환기 안착부(11)에 설치되어 다수 병렬 배치되는 튜브(21)와, 상기 튜브(21)와 튜브(21) 사이에 설치되는 핀(22)과, 상기 튜브(21)의 양단에 설치되는 헤더(23) 및 탱크(24)를 포함하는 히터코어(20)와; 상기 히터코어(20)와 면접하여 고정되도록 고정수단(40)이 형성된 보조히터(30)로 구성된다.

공조장치 케이스(10)는 실내로 냉풍 또는 온풍을 공급하기 위한 공조장치(HVAC)의 케이스를 말하는데, 도 3에서와 같이 블로워를 통해 공조장치 케이스(10) 내로 유입되는 공기가 후술하는 히터코어(20)와 보조히터(30)를 거쳐 온풍이 생성되고, 이 온풍이 다수개의 템프도어(온도조절도어)의 조작에 의해 실내로 유도되어 토출되는 구조이다.

이러한 공조장치 케이스(10) 내에는 후술하는 히터코어(20)와 보조히터(30)가 장착될 수 있는 열교환기 안착부(11)가 구비되며, 열교환기 안착부(11)에 설치된 히터코어(20)와 보조히터(30)를 통과하는 공기가 적정의 온도로 가열된 후, 실내로 토출되어 난방을 이룬다.

히터코어(20)는 엔진의 냉각수에 의해 가열되어 공기와 열교환을 이루는 열교환기로서, 도 4와 도 5에서와 같이 그 내부로 가열된 냉각수가 흐르는 유로를 형성하는 튜브(21)와, 상기 튜브(21) 사이에 개재되는 핀(23)과, 상기 튜브(21)의 양단에 삽입되는 헤더(23) 및 상기 헤더(23)를 덮어 내부 공간을 형성하는 탱크(24)로 이루어지고, 이러한 히터코어(20)의 일 측면에는 냉각수가 공급 및 배출되는 온수공급 파이프(25)가 구비된다.

보조히터(30)는 PTC히터와 같이 전기를 이용하여 가열되는 히터로서, 엔진의 초기시동시에 엔진이 예열되지 못하여 냉각수가 난방을 가동하기에 적합한 온도로까지 상승하지 못하는 상황에서 난방을 가동하기 위해 보조로 작동하는 히터를 말하는데, 이는 도 4와 도 5에서와 같이 히터코어(20)의 공기 유동면적 중 상하좌우 일측에 부분적으로 설치된다.

이러한 보조히터(30)는 히터코어(20)의 출구측에 장착되어 히터코어(20)만으로 난방에 설정된 적정의 온도로 공기를 가열할 수 없는 경우에 가동되며, 히터코어(20)를 통과한 공기가 모두 보조히터(30)를 거치게 공기통로를 형성하거나 히터코어(20)의 제한적인 공기 유동면적을 통과하는 공기만이 보조히터(30)를 통과한 후, 양측의 공기가 섞여 적정의 목표온도가 되도록 구성된다.

고정수단(40)은 상기 히터코어(20)와 보조히터(30)를 서로 고정하기 위한 결합 수단인데, 고정의 용이함을 위해 도 6에서와 같이 보조히터(30)는 히터코어(20)의 튜브(21)와 튜브(21) 사이에 삽입되는 고정클립(41)으로 실시될 수 있고, 이러한 고정클립(41)은 탄성력에 의해 튜브(21)와 튜브(21) 사이의 공간에 밀착 고정된다.

상기 고정클립(41)의 다른 예로는 하나의 튜브(21)에 외부면에 끼워진 후, 고정되는 구조로서 탄성을 유지하기 위한 별도의 탄성체가 구비될 수 있고, 또 다른 예로는 볼트 또는 너트와 같은 체결 수단을 이용해 튜브(21)의 외부면에 끼워진 후 볼트와 너트에 의해 조여져 밀착 고정되는 것으로 실시될 수 있고, 또한 튜브(21)가 아닌 핀(22)에 끼워져 고정되는 것으로 실시될 수 있다.

한편, 고정수단(40)의 또 다른 예로는 도 7(a, b)에서와 같이 히터코어(20)의 헤더(23) 또는 탱크(24)에 결합되거나 튜브(21)의 양단에 상하 방향으로 길이를 갖는 서포트(26)를 더 구비하고, 이 서포트(26)에 걸림 고정되는 결합턱(42)에 의해 보조히터(30)가 고정되는 것으로 실시된다.

이때 결합턱(42)은 그 끝단에 걸림돌기(42A)가 형성되어 있고, 이러한 결합턱(42)이 서포트(26)에 끼워지면 역방향으로 쉽게 분리되지 않는다.

이와 같은 고정수단(40)는 보조히터(30)의 장착방법에 따라 도 8(a)에서와 같이 히터코어(20)의 상부에 부분적으로 설치될 수 있고, 또한 도 8(b)에서와 같이 히터코어(20)의 하부에 부분 설치될 수 있으며, 또 다르게는 도 8(c)에서와 같이 상하면 모두에 걸쳐 보조히터(30)가 설치되는 것으로 실시될 수 있다.

이때 도 8(a, b)은 도 8(c)과 비교하여 상대적으로 그 두께가 두껍게 되는데, 그 이유는 동일한 면적 대비 순간적으로 통과하는 공기의 열교환량은 두께가 두꺼운 것이 더 효율적이며, 단일면적 대비 열교환량은 두께가 얇더라도 면적이 넓은 것이 더 효율적이므로, 히터코어(20)의 공기 유동면적에서 부분적으로 보조히터(30)가 설치되는 경우에는 보조히터(30)의 두께를 두껍게 하여 공기가 보조히터(30)를 통과하는 시간을 연장함으로서 적정 목표의 열교환 값을 달성하게 되며, 히터코어(20)의 공기 유동면적의 전체에 걸쳐 보조히터(30)가 설치되는 경우에는 단일면적이 넓기 때문에 그 두께를 얇게 형성하여도 적정 목표의 열교환 값을 달성하게 되므로, 양자의 열교환 효율은 서로 비슷하게 유지된다.

따라서 보조히터(30)를 부분적으로 설치하면 적정의 열교환 효율을 달성하기 위해 그 두께가 두꺼워지므로 공조장치 케이스(10) 내에 설치공간을 더 차지하게 되는 반면, 전체 면에 걸쳐 보조히터(30)가 설치되면 두께가 얇아져 슬림하게 제작되므로 공조장치 케이스(10)의 설계 및 장착이 용이하므로 전체 면에 걸쳐 보조히터(30)를 장착하는 것이 더욱 유리하다.

이때 히터코어(20)와 보조히터(30)를 더욱 얇게 제작하기 위해서는 도 9(a, b)에서와 같이 히터코어(20)의 튜브(21)를 공기의 입구측으로 편향되게 제작하고, 이에 출구측에 더욱 폭넓은 공간이 형성되게 함으로서, 보조히터(30)가 설치될 공간을 마련하고, 보조히터(30)는 히터코어(20)에 의해 마련된 설치공간에만 장착될 수 있는 폭으로 구성함으로서 기존 히터코어(20)의 설치공간을 그대로 유지하게 한 것으로 실시될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서 히터코어(20)는 온수공급 파이프(25)가 일측면에 위치되고, 이에 맞춰 보조히터(30)의 전원공급부(31)가 동일한 방향에 설치되는 것으로 실시됨이 더욱 바람직한데, 이는 히터코어(20)와 보조히터(30)의 장착방향을 동일하게 함으로서 설치의 편의를 도모하고자 함이다.

이상과 같은 본 발명은 히터코어(20)와 보조히터(30)를 설치 고정하는 방법으로, 공조장치 케이스(10)에 별도로 보조히터(30)를 장착하기 위한 안착부의 구성을 생략할 수 있어 이를 제작하기 위한 금형을 새로 제작할 필요가 없으며, 보조히터(30)와 히터코어(20)의 장착구조에 의해 두께를 더욱 얇게 제작할 수 있어 공조장치 케이스(10) 내의 설치 공간 확보에 더욱 유리한 기술적 특징이 있다.

10: 공조장치 케이스 11: 열교환기 안착부
20: 히터코어 21: 튜브
22: 핀 23: 헤더
24: 탱크 25: 온수공급 파이프
26: 서포트 30: 보조히터
31: 전원공급부 40: 고정수단
41: 고정클립 42: 결합턱
42A: 걸림돌기

Claims

내부에 열교환기 안착부(11)가 형성되는 공조장치 케이스(10)와;
상기 열교환기 안착부(11)에 설치되어 다수 병렬 배치되는 튜브(21)와, 상기 튜브(21)와 튜브(21) 사이에 설치되는 핀(22)과, 상기 튜브(21)의 양단에 설치되는 헤더(23) 및 탱크(24)를 포함하는 히터코어(20)와;
상기 히터코어(20)와 면접하여 고정되도록 고정수단(40)이 형성된 보조히터(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정수단(40)은 보조히터(30)를 고정하기 위해 히터코어(20)의 튜브(21)와 튜브(21) 사이에 삽입되어 고정되는 고정클립(41)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 히터코어(20)는 히터코어(20)의 튜브(21) 양측 단부에 서포트(26)가 더 구비되고, 상기 고정수단(40)은 서포트(26)와 결합되도록 보조히터(30)의 양단으로 돌출 형성되어 그 단에는 걸림돌기(42A)가 형성된 결합턱(42)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보조히터(30)는 히터코어(20)의 상, 중, 하측의 공기의 유동면적 내에 부분 설치되거나, 공기의 유동면적 전체에 걸쳐 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1 내지 4항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 보조히터(30)의 상기 히터코어(20)의 온수공급 파이프(25)와 동일한 방향에 전원공급부(31)가 설치되며;
상기 히터코어(20)는 헤더(23)의 한쪽 방면으로 편향되어 설치되어, 히터코어(20)와 보조히터(30)가 결합된 폭이 헤더(23)의 폭을 넘지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.