KR20150022103A - 차량용 리어 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 리어 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스측에 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부를 형성함으로써, 송풍장치에서 토출된 공기가 공조케이스의 상부공기통로, 중간공기통로, 하부공기통로를 균일한 풍속으로 통과하게 되어 고객이 요구하는 풍량 및 풍량배분을 만족함과 아울러 온도성을 개선할 수 있고, 또한 균일한 풍속으로 열교환기의 전면을 통과하므로 열교환기(히터코어)의 난방성능도 향상할 수 있는 차량용 리어 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 리어 공조장치{Rear air conditioner for vehicle}
본 발명은 차량용 리어 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스측에 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부를 형성한 차량용 리어 공조장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나, 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시킴으로써 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로써, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 상기 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어져 있다.
이러한 공조장치는, 차량의 앞좌석을 냉,난방하기 위한 프론트 공조장치와, 차량의 뒷좌석을 냉,난방하기 위한 리어 공조장치로 대별할 수 있다.
아울러, 대형 차량의 경우에는 상기 리어 공조장치가 차량 실내의 측면에 복수개 설치 될 수 있다.
도 1 은 이러한 차량용 리어 공조장치의 일예로 나타낸 도면으로써, 도시된 바와 같이, 내부에 송풍팬(12)이 설치된 스크롤케이스(11)와, 상기 스크롤케이스(11)에서 상기 송풍팬(12)의 축방향에 형성되는 공기흡입구(13)와, 상기 스크롤케이스(11)의 외주면에 연장 형성되어 상기 송풍팬(12)으로부터 송풍된 공기를 토출하는 토출부(14)로 구성된 송풍장치(10)와,
상기 송풍장치(10)의 토출부(14)가 연결됨과 아울러 내부에는 열교환기(21)인 히터코어가 수평으로 설치되고 하부에는 차량실내측으로 공기를 토출하도록 공기토출구(22)가 형성된 공조케이스(20)로 구성된다.
따라서, 상기 송풍장치(10)로부터 상기 공조케이스(20)내로 공기가 토출되면, 상기 공기는 공조케이스(20)의 상부로 유입된 후, 하측방향(직각방향)으로 방향이 전환되어 상기 열교환기(21)를 통과하면서 가열되고, 이후 상기 열교환기(21)를 통과한 공기는 차량실내측 방향(직각방향)으로 방향이 전환되어 공기토출구(22)로 토출되게 된다.
즉, 상기 송풍장치(10)에서 토출되어 상기 공조케이스(20)의 상부로 유입된 공기는, 상기 공조케이스(20)의 상부에서 1차로 직각방향으로 회전하여 유동하게 되고, 상기 공조케이스(20)의 하부에서 2차로 직각방향으로 회전하여 유동하는 구조로 되어 있기 때문에 즉, 상기 공조케이스(20)내에서 공기가 2차례에 걸쳐 직각방향으로 회전하면서 유동방향을 바꾸는 구조로 되어 있어, 상기 공조케이스(20)내를 유동하는 공기의 풍속이 불균일하게 되고, 이로인해 고객이 요구하는 풍량 및 풍량 배분을 만족하기 어려운 문제가 있었다.
도 2는 히터코어 하류측의 풍속 분포를 나타내는 그림으로서, 보는 바와 같이 점선으로 표시한 특정부위에서 풍속이 집중되어 풍속이 불균일함을 알 수 있다.
아울러, 도 1과 같이 상기 공기토출구(22)의 중앙측으로는 40%, 양쪽으로는 각각 30%의 풍량이 배분되도록 설계시, 실제로 토출되는 풍량은 중앙측으로 34.6%, 양쪽으로는 33.4%, 32.0%가 토출되었으며, 즉, 상기 공조케이스(20)내를 유동하는 공기의 풍속이 불균일하여 설계안과 같은 풍량 배분을 맞추기가 어려운 것이다.
또한, 상기 공조케이스(20)내를 유동하는 공기의 풍속이 불균일함에 따라 상기 열교환기(21)를 통한 난방성능도 저하되는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공조케이스내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스측에 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부를 형성함으로써, 송풍장치에서 토출된 공기가 공조케이스의 상부공기통로, 중간공기통로, 하부공기통로를 균일한 풍속으로 통과하게 되어 고객이 요구하는 풍량 및 풍량 배분을 만족함과 아울러 온도성을 개선할 수 있고, 또한 균일한 풍속으로 열교환기의 전면을 통과하므로 열교환기(히터코어)의 난방성능도 향상할 수 있는 차량용 리어 공조장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 송풍팬이 설치된 스크롤케이스와, 상기 스크롤케이스에서 상기 송풍팬의 축방향에 형성되는 공기흡입구와, 상기 스크롤케이스의 외주면에 연장 형성되어 상기 송풍팬으로부터 송풍된 공기를 토출하는 토출부로 구성된 송풍장치와, 상기 송풍장치의 토출부가 연결됨과 아울러 상기 토출부에서 토출된 공기의 유동방향을 하측방향으로 전환하는 상부공기통로와, 상기 상부공기통로의 하부에 형성됨과 아울러 하측방향으로 유동하는 공기를 열교환시키도록 열교환기가 설치되는 중간공기통로와, 상기 중간공기통로의 하부에 형성됨과 아울러 상기 공기흡입구와 동일방향으로 공기토출구가 형성되어 상기 하측방향으로 유동하는 공기의 유동방향을 차량실내측 방향으로 전환하는 하부공기통로를 구비한 공조케이스를 포함하여 이루어진 차량용 리어 공조장치에 있어서, 상기 공조케이스내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스에는 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 공조케이스내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스측에 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부를 형성함으로써, 송풍장치에서 토출된 공기가 공조케이스의 상부공기통로, 중간공기통로, 하부공기통로를 균일한 풍속으로 통과하게 되어 고객이 요구하는 풍량 및 풍량배분을 만족함과 아울러 온도성을 개선할 수 있다.
또한 균일한 풍속으로 열교환기의 전면을 통과하므로 열교환기(히터코어)의 난방성능도 향상할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 리어 공조장치를 나타내는 사시도,
도 2는 종래의 차량용 리어 공조장치에서 히터코어 하류측의 풍속 분포를 나타내는 그림,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 리어 공조장치를 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 A-A선 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 리어 공조장치에서 공기토출구의 설계풍량 및 실제풍량을 나타내는 표,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 리어 공조장치에서 공조케이스내에서의 풍속 분포를 나타내는 그림이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 리어 공조장치(100)는, 송풍장치(110)와, 공조케이스(120)로 구성된다.
상기 송풍장치(110)는, 내부에 송풍팬(112)이 설치된 스크롤케이스(111)와, 상기 스크롤케이스(111)에서 상기 송풍팬(112)의 축방향에 형성되는 공기흡입구(113)와, 상기 스크롤케이스(111)의 외주면에 연장 형성되어 상기 송풍팬(112)으로부터 송풍된 공기를 토출하는 토출부(114)로 구성된다.
상기 송풍팬(112)은 원심팬 타입이며, 상기 스크롤케이스(111)는 상기 송풍팬(112)의 둘레에 스크롤형태로 형성된다.
따라서, 상기 송풍팬(112)의 작동시, 상기 공기흡입구(113)로 흡입된 공기가 송풍팬(112)의 반경방향으로 송풍된 후 상기 스크롤케이스(111)의 스크롤면을 따라 유동하면서 상기 토출부(114)로 토출되게 된다.
상기 송풍팬(112)의 회전축(미도시)은 차량내 바닥과 수평으로 설치된다.
상기 토출부(114)는, 상기 스크롤케이스(111)의 스크롤 형상의 끝나는 지점으로부터 접선방향으로 연장 형성된다.
그리고, 상기 공조케이스(120)는, 상기 송풍장치(110)에서 토출된 공기를 차량실내로 공급하도록 내부에 공기통로가 형성되는데, 본 발명에서는 편의상 상기 공기통로에 대해 상부공기통로(121)와, 중간공기통로(122) 및 하부공기통로(123)로 구분하여 설명하기로 한다.
상기 상부공기통로(121)와, 중간공기통로(122) 및 하부공기통로(123)는 상기 공조케이스(120)의 내부에 수직으로 형성되는데, 즉, 상기 송풍팬(112)의 축방향에 대해 직각으로 배치된다.
상기 상부공기통로(121)는, 상기 공조케이스(120)내의 상부에 형성되며, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)가 연결됨과 아울러 상기 토출부(114)에서 토출된 공기의 유동방향을 하측방향으로 전환하게 된다.
즉, 상기 공조케이스(120)의 상부공기통로(121) 일측에 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)가 연결된다.
아울러, 상기 상부공기통로(121)는 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)와 동일선상에 형성된다.
따라서, 상기 송풍장치(110)에서 토출부(114)를 통해 토출된 공기가 상기 공조케이스(120)의 상부공기통로(121)로 유입되게 되며, 상기 상부공기통로(121)로 유입된 공기는 상부공기통로(121)내에서 하측방향으로 유동방향이 전환되어 상기 중간공기통로(122)로 유동하게 된다.
다시말해, 상기 송풍장치(110)로부터 토출된 공기가 상기 공조케이스(120)내의 상부공기통로(121)에서 직각방향으로 방향이 전환되어 상기 중간공기통로(122)로 유동하게 되는 것이다.
상기 중간공기통로(122)는, 상기 공조케이스(120)내에서 상기 상부공기통로(121)의 하부에 형성됨과 아울러 내부에는 하측방향으로 유동하는 공기를 열교환시키도록 열교환기(130)가 설치된다.
상기 열교환기(130)는 히터코어로서, 상기 중간공기통로(122)상에 수평으로 설치된다.
그리고, 상기 하부공기통로(123)는, 상기 공조케이스(120)내에서 상기 중간공기통로(122)의 하부에 형성됨과 아울러 상기 공기흡입구(113)와 동일방향으로 공기토출구(125)가 형성되어, 상기 하측방향으로 유동하는 공기의 유동방향을 차량실내측 방향으로 전환하게 된다.
즉, 상기 중간공기통로(122)의 열교환기(130)를 통과한 공기가 상기 하부공기통로(123)에서 직각방향으로 방향이 전환되고, 이후 상기 공기토출구(125)를 통해 차량실내로 토출되는 것이다.
도 3을 참조하여 상기 공조케이스(120)내의 공기유동방향을 설명하면, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)를 통해 공조케이스(120)내로 토출된 공기는, 상기 상부공기통로(121)인 T방향으로 유동한 후, 상기 중간공기통로(122)인 H방향으로 유동하고, 이후 상기 하부공기통로(123)인 L방향으로 유동하게 되는 것이다. 이때, 상기 상부공기통로(121)와 하부공기통로(123)에서 각각 직각방향으로 공기유동방향이 전환되게 된다.
한편, 상기 공기토출구(125)는, 3개로 분할되는데, 즉, 도면에서와 같이 전방토출구(125a), 중앙토출구(125b), 후방토출구(125c)로 분할된다.
그리고, 상기와 같이, 상기 공조케이스(120)내를 유동하는 공기가, T방향 -> H방향 -> L방향으로 유동방향이 전환되기 때문에 상기 공조케이스(120)내를 유동하는 공기의 풍속이 불균일하게 된다.
즉, 상기 공조케이스(120)내를 유동하는 공기가 유동방향을 전환하는 과정에서 풍속이 집중되는 부위가 발생하여 풍속이 불균일하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 공조케이스(120)내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스(120)에는 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부(140)가 형성된다.
상기 통로축소부(140)는 상기 공조케이스(120)내의 공기통로를 축소시키게 되는데, 즉, 상기 상부공기통로(121)의 내측면에 단차부(141)(142)를 돌출 형성하여 이루어진다.
상기 단차부(141)(142)는, 상기 상부공기통로(121)를 형성하는 공조케이스(120)의 외측면을 내측방향으로 함몰되게 형성하여 이루어진다.
그리고, 본 발명에서는, 상기 통로축소부(140)가 2개지점에 형성되는데, 즉 상기 상부공기통로(121)에서 공기유동방향이 전환될 때의 풍속을 균일화하기 위한 통로축소부(140)와, 상기 하부공기통로(123)에서 공기유동방향이 전환될 때의 풍속을 균일화하기 위한 통로축소부(140)가 서로 상이한 위치에 각각 형성된다.
먼저, 상기 상부공기통로(121)내의 풍속 균일화를 위한 상기 통로축소부(140)는, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)를 통해 토출된 공기가 균일한 풍속으로 상기 중간공기통로(122)내 열교환기(130)를 통과할 수 있도록, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)가 연결된 쪽의 반대쪽 상부공기통로(121)내 상측면에 상기 단차부(142)를 개단형태로 단차지게 형성하여 이루어진다.
즉, 상기 상부공기통로(121)내의 상측면에 복수개의 단차부(142)를 계단형태로 단차지게 형성한 것이며, 이로인해 상기 상부공기통로(121)가 공기유동방향을 따라 점차 축소되게 된다.
이처럼, 상기 상부공기통로(121)내의 상측면에 복수개의 단차부(142)를 계단형태로 단차지게 형성한 통로축소부(140)를 형성하여 상부공기통로(121)내에서 유동 공기의 회전반경이 큰 부위의 통로를 축소함으로써, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)를 통해 토출되는 공기가 상기 상부공기통로(121)를 유동하면서 방향이 전환될 때의 풍속이 균일하게 되고, 이로인해 상기 열교환기(130)를 통과하는 공기 역시 열교환기(130)의 전면을 균일한 풍속으로 통과하게 되어 온도성 개선은 물론 난방 성능을 향상할 수 있다.
다시 설명하면, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)에서 토출된 공기가 상기 상부공기통로(121)에서 직각방향으로 방향을 전환하면서 유동하게 되는데, 이때 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)와와 가까운쪽 보다는 먼쪽(반대쪽)으로 상대적으로 풍속 및 풍량배분이 많게 된다.
따라서, 상기 상부공기통로(121)의 상측면에 통로축소부(140)를 형성하여 상기 상부공기통로(121)를 공기유동방향으로 점차 축소시킴으로써, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)와 가까운쪽에서부터 먼쪽까지 풍속 및 풍량배분을 균일화 할 수 있는 것이다.
다음으로, 상기 하부공기통로(123)내의 풍속 균일화를 위한 상기 통로축소부(140)는, 상기 열교환기(130)의 상류측에서 풍속 분포를 조정하여 상기 하부공기통로(123)의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 상기 단차부(141)를 돌출 형성하되 상기 상부공기통로(121)의 공기유동방향을 따라 일정길이로 형성하여 이루어진다.
즉, 상기 하부공기통로(123)의 상류측인 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 단차부(141)를 추가 형성함으로써, 상기 하부공기통로(123)에서 풍속이 집중되는 것을 해소할 수 있고, 이로인해, 상기 하부공기통로(123)내에서의 풍속을 균일화 할 수 있다.
다시말해, 상기 하부공기통로(123)내의 풍속 균일화를 위해 상기 하부공기통로(123)측에 단차부를 형성한 것이 아니라, 그 상류측인 상부공기통로(121)의 모서리측에 단차부(141)를 형성하여 하부공기통로(123)의 풍속을 균일화 한 것이다.
한편, 상기 단차부(141)는, 상기 공기토출구(125)의 위치와 대응하는 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 형성된다.
또한, 상기 하부공기통로(123)의 풍속이 균일하게 되면, 상기 공기토출구(125)를 통해 차량실내로 토출되는 풍량의 배분을 고객이 요구하는 풍량 배분으로 맞출수 있다.
즉, 도 5는 공기토출구(125)에서 전방토출구(125a)를 30%, 중앙토출구(125b)를 40%, 후방토출구(125c)를 30%로 풍량 배분을 설계한 경우, 각 토출구에서 실제 토출되는 풍량을 나타내는 표로서, 보는 바와 같이 전방토출구(125a)는 31.9%, 중앙토출구(125b)는 39.2%, 후방토출구(125c)는 28.9%로 풍량 배분이 되었으며 설계안과 거의 일치하였다.
도 6은 공조케이스(120)내에서의 풍속 분포를 나타내는 그림으로서, 보는 바와 같이, 상부공기통로(121)측과 하부공기통로(123)측에서의 풍속 및 풍량배분이 균일함을 알 수 있다. 도 6에서 맨 아래쪽 그림은 열교환기(130) 하류측의 풍속 분포를 나타낸 것이다.
또한, 상기 상부공기통로(121)의 단차부(141)측에는 FET(미도시)가 설치될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 송풍장치(110)의 작동시 송풍되는 바람은 송풍장치(110)의 토출부(114)를 통해 상기 공조케이스(120)내로 토출된다.
상기 공조케이스(120)내로 토출된 바람은 상기 상부공기통로(121)를 유동하면서 직각방향으로 방향이 바뀌어 상기 중간공기통로(122)로 유입되게 된다.
상기 중간공기통로(122)를 유입된 공기는 상기 열교환기(히터코어)(130)를 통과하면서 가열되어 온풍으로 바뀐 뒤, 상기 하부공기통로(123)로 유입되게 된다.
상기 하부공기통로(123)로 유입된 공기는 직각방향으로 방향이 바뀌어 공기토출구(125)를 통해 차량실내로 토출됨으로써, 난방을 수행하게 된다.
상기의 과정에서, 상기 송풍장치(110)로부터 송풍되는 바람이 상기 상부공기통로(121)를 유동하는 과정에서 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 형성된 단차부(141)와, 상기 상부공기통로(121)의 상측면에 형성된 계단형태의 단차부(142)를 지나게 되고,
이때, 상기 상부공기통로(121)의 상측면에 형성된 계단형태의 단차부(142)에 의해서는 상기 상부공기통로(121)에서 직각방향으로 방향이 전환되는 공기의 풍속을 균일하게 하게 되고, 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 형성된 단차부(141)에 의해서는 상기 하부공기통로(123)에서 직각방향으로 방향이 전환되는 공기의 풍속을 균일하게 하게 된다.
따라서, 상기 상부공기통로(121)에서 풍속이 균일한 상태로 상기 중간공기통로(122)의 열교환기(130) 전면을 통과하므로 난방성능을 향상할 수 있고, 상기 하부공기통로(123)에서도 풍속이 균일한 상태로 공기토출구(125)를 통과하므로 풍량배분을 균일하게 할 수 있으며 온도성도 개선할 수 있다.
100: 리어 공조장치 110: 송풍장치
111: 스크로케이스 112: 송풍팬
113: 공기흡입구 114: 토출부
120: 공조케이스
121: 상부공기통로 122: 중간공기통로
123: 하부공기통로 125: 공기토출구
130: 열교환기
140: 통로축소부 141,142: 단차부

Claims (5)

  1. 내부에 송풍팬(112)이 설치된 스크롤케이스(111)와, 상기 스크롤케이스(111)에서 상기 송풍팬(112)의 축방향에 형성되는 공기흡입구(113)와, 상기 스크롤케이스(111)의 외주면에 연장 형성되어 상기 송풍팬(112)으로부터 송풍된 공기를 토출하는 토출부(114)로 구성된 송풍장치(110)와,
    상기 송풍장치(110)의 토출부(114)가 연결됨과 아울러 상기 토출부(114)에서 토출된 공기의 유동방향을 하측방향으로 전환하는 상부공기통로(121)와, 상기 상부공기통로(121)의 하부에 형성됨과 아울러 하측방향으로 유동하는 공기를 열교환시키도록 열교환기(130)가 설치되는 중간공기통로(122)와, 상기 중간공기통로(122)의 하부에 형성됨과 아울러 상기 공기흡입구(113)와 동일방향으로 공기토출구(125)가 형성되어 상기 하측방향으로 유동하는 공기의 유동방향을 차량실내측 방향으로 전환하는 하부공기통로(123)를 구비한 공조케이스(120)를 포함하여 이루어진 차량용 리어 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스(120)내를 유동하는 공기의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 공조케이스(120)에는 상기 유동하는 공기에 저항을 주어 풍속 분포를 조정하는 통로축소부(140)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 리어 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로축소부(140)는, 상기 상부공기통로(121)의 내측면에 단차부(141)(142)를 돌출 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 리어 공조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통로축소부(140)는, 상기 열교환기(130)의 상류측에서 풍속 분포를 조정하여 상기 하부공기통로(123)의 풍속을 균일화 할 수 있도록, 상기 상부공기통로(121)의 모서리측에 상기 단차부(141)를 돌출 형성하되, 상기 상부공기통로(121)의 공기유동방향을 따라 일정길이로 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 리어 공조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 통로축소부(140)는, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)를 통해 토출된 공기가 균일한 풍속으로 상기 열교환기(130)를 통과할 수 있도록, 상기 송풍장치(110)의 토출부(114)가 연결된 쪽의 반대쪽 상부공기통로(121)내 상측면에 상기 단차부(142)를 개단형태로 단차지게 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 리어 공조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기(130)는, 히터코어인 것을 특징으로 하는 차량용 리어 공조장치.
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