KR20160047039A

KR20160047039A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20160047039A
Application number: KR1020140142566A
Authority: KR
Inventors: 김동현; 이정호; 정석제
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-05-02
Also published as: KR102065956B1

Abstract

최대 냉방 성능을 향상시키고 온도성 평가의 직진성을 최적화함과 아울러 도어 구동시 발생하는 "텅~" 소음을 효과적으로 방지할 수 있는 개선된 슬롯 구조를 갖는 차량용 공조장치가 게시된다. 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 냉각 수단과 가열 수단의 사이에 설치되어 가열 수단을 바이패스하는 냉풍유로와 가열 수단을 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 템프도어를 포함하며, 상기 템프도어를 구동시키는 액추에이터와 템프도어 간을 연결하여 동력을 전달하는 것으로 암 핀을 가이드하는 장공 형상의 슬롯이 형성된 레버를 구비하고; 상기 슬롯의 궤적이 급격하게 변하는 변곡부 구간에 상기 암 핀의 이동속도를 감소시키는 슬롯 저항부를 구비한다. 따라서, 최대 냉방 성능 향상 효과, 온도성 평가의 직진성 최적화 효과 및 "텅~"소음 문제 해결 효과를 동시에 달성할 수 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재되어 실내의 온도, 습도, 기류 및 청정도 등의 조건을 사용 목적에 적합한 상태로 유지하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기(미도시)와, 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 템프도어(15)를 포함하여 이루어진다.

공조케이스(10)의 입구측에는 공기유입구(11)가 형성되고, 출구측에는 각각 모드도어(16,17,18)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12a), 페이스 벤트(12b) 및 플로어 벤트(12c,12d)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 기능을 수행한다. 그리고, 증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)의 내부에 순차로 설치된다. 또한, 템프도어(15)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되는 것으로, 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어(3)를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절한다.

이 경우, 하나의 모드도어(16)는 디프로스트 벤트(12a)의 개도를 조절하는 디프로스트 도어이고, 다른 모드도어(17)는 페이스 벤트(12b)의 개도를 조절하는 페이스 도어이며, 또 다른 모드도어(18)는 플로어벤트(12c,12d)의 개도를 조절하는 플로어 도어이다. 또한, 플로어 벤트(12c,12d)는 앞좌석용 플로어 벤트(12c)와 뒷좌석용 플로어 벤트(12d)로 분리되어 있다. 아울러, 템프도어(15) 및 모드도어(16,17,18)는 공조케이스(10)의 외측에 설치된 엑츄에이터(미도시)에 연결되어 회전 작동하게 되면서 냉,온풍유로의 개도를 조절하거나 각 벤트(12a~12d)로 향하는 유로의 개도를 조절한다.

이와 같이 구성된 차량용 공조장치(1)는 최대냉방 모드인 경우, 템프도어(15)가 냉풍유로를 개방함과 아울러 온풍유로를 폐쇄한다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 거치면서 증발기(2)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 냉풍유로를 통해 믹싱챔버 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통해 차량 실내로 선태적으로 토출됨으로써 차량 실내의 냉방이 수행된다.

또한, 최대난방 모드인 경우, 템프도어(15)는 냉풍유로를 폐쇄함과 아울러 온풍유로를 개방하게 된다. 이에 따라, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기는 증발기(2)를 통과한 후 온풍유로를 통하여 히터코어(3)를 거치면서 히터코어(3)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 믹싱챔버 측으로 유동하게 된다. 이후에, 소정의 공조 모드에 따라 개방되는 벤트(12a~12d)를 통하여 차량 실내로 선택적으로 토출됨으로써 차량 실내의 난방이 수행된다.

한편, 도 2는 템프도어에 테일도어가 적용된 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 종래의 차량용 공조장치의 레버와 템프도어를 도시한 것이고, 도 4는 종래의 차량용 공조장치의 템프도어의 위치에 따른 온도성 평가를 도시한 그래프이다.

최근에는, 최대 냉방 성능을 향상시키기 위해 도 2에 도시된 것처럼 템프도어(15)에 테일도어(15a)를 적용하고 있다. 즉, 테일도어(15a)가 적용된 템프도어(15)는 센터 피봇 타입의(Center Pivot Type)의 도어로서, 중앙부 회전축을 중심으로 플랫부가 양측으로 연장되어 회전되는 구조를 갖는다. 냉방 영역에서, 템프도어(15)는 테일도어(15a)가 온풍유로를 통과하는 공기의 유량을 막음으로써 냉방 성능을 향상키게 된다.

도 3을 참조하면, 템프도어(15)는 일 측에 회전축(61)을 중심으로 공조케이스(10) 내에 회전 가능하게 연결되며, 회전축(61)은 암(60)의 회전축과 동축을 이루고 있다. 암(60)은 레버(50)에 형성된 슬롯(51)에 암 핀(62)으로 연결되어, 레버(50)의 구동축(52)이 회전 구동함에 따라 암 핀(62)이 슬롯(51)에 안내되면서 회전축(61)을 중심으로 회전됨으로써 템프도어(15)는 회전축(61)을 중심으로 회전 운동된다.

도 2와 같은 테일도어가 적용된 템프도어의 구조는 도 1과 같은 테일도어가 적용되지 않은 템프도어의 구조와 비교하여 동등한 수준의 온풍유로의 통과 유량을 만족하기 위해서는, 템프도어(15)를 도 2에서 반시계 방향, 즉 온풍유로를 더 열어주는 방향으로 회전되어야 한다.

이러한 이유로, 테일도어 적용 시 온도성 평가의 직진성 결과 향상을 위해서는 템프도어(15)와 액추에이터의 중간 구동계인 레버(50)의 슬롯(51)이 테일도어 미적용 사양대비 급격한 변곡점이 형성되어야 한다. 즉, 도 4에 도시된 온도성 평가에서 템프도어 위치에 따라 일부 구간이 직진성을 만족하지 못하며, 상기 구간에 대응되는 도 3의 슬롯(51) 구간 중 "A" 부위에서 온도성 평가의 직진성을 만족하기 위해 궤적을 급격하게 꺽어 형성하는 것이다.

종래의 테일도어가 적용된 템프도어를 갖는 차량용 공조장치는 레버의 슬롯의 궤적이 급격한 구간을 형성함에 따라, 상기 급격한 구간에서 도어가 급격하게 움직임으로 "텅~"하는 소음을 유발하였다. 이러한 "텅~" 소음은 도어의 자체 하중에 의해 도 3의 "A" 구간과 같이 급격한 궤적 구간에서 도어가 자유 낙하하여 부딪침에 따라 발생하는 것으로 파악된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 템프도어의 급격한 유동으로 인한 소음을 미연에 방지하도록, 공조장치의 직진성 최적화를 일부 포기하고 급궤적부를 허용 범위 내에서 완만하게 형성하고 있다. 결국, 종래의 차량용 공조장치는 직진성 최적화와 "텅~" 소음 문제를 동시에 헤결할 수 없는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 최대 냉방 성능을 향상시키고 온도성 평가의 직진성을 최적화함과 아울러 도어 구동시 발생하는 "텅~" 소음을 효과적으로 방지할 수 있는 개선된 슬롯 구조를 갖는 차량용 공조장치를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 냉각 수단과 가열 수단의 사이에 설치되어 가열 수단을 바이패스하는 냉풍유로와 가열 수단을 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 템프도어를 포함하며, 상기 템프도어를 구동시키는 액추에이터와 템프도어 간을 연결하여 동력을 전달하는 것으로 암 핀을 가이드하는 장공 형상의 슬롯이 형성된 레버를 구비하고; 상기 슬롯의 궤적이 급격하게 변하는 변곡부 구간에 상기 암 핀의 이동속도를 감소시키는 슬롯 저항부를 구비한다.

상기에서, 슬롯 저항부는 변곡부 구간에서 슬롯의 폭을 좁게 가변시켜 구성된다.

상기에서, 슬롯의 궤적 변화율은 슬롯의 폭과 반비례 한다.

상기에서, 템프도어는 최대 냉방 모드 시 온풍유로를 폐쇄하는 테일도어를 갖는 센터 피봇 타입의 구조로 이루어지고, 상기 슬롯 저항부는 템프도어가 최대 냉방 모드에서 온풍 유로를 개방하는 초기 구간에 형성된다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 슬롯 궤적의 급격한 변곡부 구간에서 레버의 슬롯 폭을 작게 형성하여 슬롯 저항부를 구성함으로써, 최대 냉방 성능 향상 효과, 온도성 평가의 직진성 최적화 효과 및 "텅~"소음 문제 해결 효과를 동시에 달성할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 템프도어에 테일도어가 적용된 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 3은 종래의 차량용 공조장치의 레버와 템프도어를 도시한 것이고,
도 4는 종래의 차량용 공조장치의 템프도어의 위치에 따른 온도성 평가를 도시한 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 레버와 템프도어를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 레버 및 슬롯을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 최대 냉방 상태를 도시한 것이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 "A" 구간을 지나는 상태를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공조케이스(110)와, 송풍기(미도시)와, 냉각수단 및 가열수단과, 템프도어(115)를 포함하여 이루어진다.

공조케이스(110)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고, 출구측에는 디프로스트 벤트(112a), 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c,112d)를 갖는 공기토출구가 형성된다. 아울러, 공조케이스(110)의 내부에는 공기 통로가 형성된다. 송풍기는 공기유입구(111)에 연결되어 내기 또는 외기를 공조케이스(110)의 내부로 송풍하는 기능을 수행한다. 아울러, 냉각수단 및 가열수단은 공조케이스(110)의 내부에 순차로 설치된다. 이 경우, 냉각수단은 증발기(102)로 구성되며, 가열수단은 히터코어(103)로 구성된다.

템프도어(115)는 증발기(102)와 히터코어(103)의 사이에 설치되어, 히터코어(103)를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어(103)를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 기능을 수행한다. 또한, 모드도어(116)(117)(118)는 공기토출구의 개도를 조절한다. 즉, 모드도어(116)(117)(118)는 디프로스트 벤트(112a), 페이스 벤트(112b) 및 플로어 벤트(112c)의 개도를 조절한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 레버와 템프도어를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 레버 및 슬롯을 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 최대 냉방 상태를 도시한 것이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 "A" 구간을 지나는 상태를 도시한 것이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 차량용 공조장치는 템프도어(115)를 구동시키는 액추에이터와, 상기 액추에이터와 템프도어(115) 간을 연결하여 동력을 전달하는 것으로 암 핀(432)을 가이드하는 장공 형상의 슬롯(421)이 형성된 레버(420)를 구비한다.

상기 템프도어(115)는 회전축을 중심으로 공조케이스(110) 내에 회전 가능하게 연결되며, 템프도어의 회전축은 암(430)의 회전축(431)과 동축을 이루고 있다. 암(430)은 레버(420)에 형성된 슬롯(421)에 암 핀(432)으로 연결되어, 레버(420)의 구동축(422)이 회전 구동함에 따라 암 핀(432)이 슬롯(421)에 안내되면서 회전축(431)을 중심으로 회전됨으로써 템프도어(115)는 회전 운동된다.

또한, 상기 레버(420)는 슬롯 저항부를 구비한다. 슬롯 저항부는 슬롯(421)의 궤적이 급격하게 변하는 변곡부(A) 구간에 형성되는 것으로서, 상기 암 핀(432)의 이동속도를 감소시키는 기능을 한다.

이와 같이, 슬롯(421)의 궤적이 급격하게 변하는 변곡부(A) 구간에 슬롯 저항부를 구성함에 따라, 급궤적부에서 슬롯 폭의 감소로 인해 암 핀(432)의 유격이 작아져 도어의 급격한 유동을 억제한다. 따라서, 템프도어(115)의 유동시 자체의 하중으로 인한 자유낙하로 발생되는 "텅~" 소음을 방지하게 된다.

상기 템프도어(115)는 최대 냉방 모드 시 온풍유로를 폐쇄하는 테일도어(115a)를 갖는 센터 피봇 타입의 구조로 이루어진다. 즉, 최대 냉방 성능을 향상시키기 위해, 템프도어(115)에 테일도어(115a)를 구비한다. 테일도어(115a)가 적용된 템프도어(115)는 센터 피봇 타입의(Center Pivot Type)의 도어로서, 중앙부 회전축을 중심으로 플랫부가 양측으로 연장되어 회전되는 구조를 갖는다. 최대 냉방 모드에서, 템프도어(115)는 테일도어(115a)가 온풍유로를 통과하는 공기의 유량을 막음으로써 냉방 성능을 향상키게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 테일도어(115a)를 갖는 센터 피봇 타입의 템프도어(115)로 이루어져 최대 냉방 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 센터 피봇 타입의 템프도어에서 발생하는 문제점인 온도성 평가 직진성 최적화와 "텅~" 소음 문제를 동시에 해결할 수 있다.

아울러, 슬롯 저항부를 슬롯(421) 전체 구간에 형성하지 않고 슬롯 궤적이 급격하게 변하는 변곡부(A) 구간에만 형성함으로써, 전체적인 도어의 구동을 부드럽게 구현할 수 있으며, 소음 문제를 유발하는 특정 구역에서만 도어의 움직임을 억제함으로써 효율적인 도어 구동 메카니즘을 달성할 수 있다.

상기 슬롯 저항부는 변곡부(A) 구간에서 슬롯의 폭(d2)을 좁게 가변시켜 구성된다. 즉, 변곡부(A) 구간의 슬롯 폭(d2)은 변곡부가 아닌 다른 구간의 슬롯 폭(d1) 보다 작게 형성한다. 상기 좁아진 변곡부(A)의 슬롯 폭(d1) 구간은 암 핀(432)의 유격이 줄어들어 유동 범위가 작아지며, 이로 인해 슬롯 저항부가 저항체 기능을 하여 템프도어(115)의 이동을 억제(이동속도를 감소)한다.

상기 슬롯 저항부는 별도의 완충 부재 또는 보강 부재를 변곡부(A) 구간에 덧대어 형성함으로써 암 핀의 저항체 기능을 수행할수도 있으나, 레버(420)의 성형 시 변곡부(A) 구간에서 슬롯(421)의 폭을 좁게 설계 함으로써 추가적인 비용과 조립 공수를 늘리지 않고 슬롯 저항부를 구현하여 원가 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기 슬롯의 궤적 변화율은 슬롯의 폭과 반비례 한다. 즉, 슬롯의 궤적 변화율이 큰 구간에서는 슬롯의 폭을 좁게 형성함으로써, 암 핀의 유격을 줄여 도어의 이동 속도를 상대적으로 작게한다. 아울러, 슬롯의 궤적 변화율이 작은 구간에서는 슬롯의 폭을 넓게 형성함으로써, 암 핀의 유격을 늘려 도어의 이동 속도를 상대적으로 크게한다. 이러한 구성을 통해, 도어의 효율적인 구동이 가능하며 소음 문제를 효과적으로 해결 가능하다.

상기 슬롯 저항부의 형성 위치는 다양한 온도성 평가 실험과 소음이 발생하는 평가 실험을 통해 판단할 수 있다. 슬롯 저항부는 템프도어(115)가 최대 냉방 모드에서 온풍 유로를 개방하는 초기 구간에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 8과 같이 템프도어(115)가 최대 냉방 모드에 있는 상태에서, 도 9와 같이 시계 방향, 즉 온풍 유로를 일부 개방하는 방향으로 회전된 상태가 도 6에 도시된 슬롯의 변곡부(A)구간에 대응된다. 이 경우, 도 6에 도시된 "C" 구간은 템프도어(115)가 최대 냉방 모드에 있는 상태이며, "D" 구간은 템프도어(115)가 최대 난방 모드에 있는 상태이다.

상기 도 9에 도시된 구간은 최대 냉방 성능을 향상시키기 위해 테일도어가 적용된 센터 피봇 타입의 템프도어 구조에서, 테일도어(115a)가 온풍유로를 막음으로써 발생하는 온도성 평가의 비(非)직진성 문제가 발생하는 구간으로서, 온도성 평가의 직진성 최적화를 위해 템프도어(115)가 시계방향으로 다른 구간에 비해 급격하게 회전되는 구간이다. 이러한 급격한 변곡부(A) 구간에서 레버(420)의 슬롯 폭(d2)을 작게 형성하여 슬롯 저항부를 구성함으로써, 최대 냉방 성능 향상 효과, 온도성 평가의 직진성 최적화 효과 및 "텅~"소음 문제 해결 효과를 동시에 달성할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 차량용 공조장치
110 : 공조케이스 111 : 공기유입구
112a : 디프로스트 벤트 112b : 페이스 벤트
112c : 플로어 벤트 102 : 증발기
103 : 히터코어 115 : 템프도어
115a: 테일도어 420 : 레버
421 : 슬롯 430 : 암
432 : 암 핀

Claims

입구측에 공기유입구(111)가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 공기 통로 상에 설치되는 냉각 수단 및 가열 수단과, 상기 냉각 수단과 가열 수단의 사이에 설치되어 가열 수단을 바이패스하는 냉풍유로와 가열 수단을 통과하는 온풍유로의 개도를 조절하는 템프도어(115)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 템프도어(115)를 구동시키는 액추에이터와 템프도어(115) 간을 연결하여 동력을 전달하는 것으로 암 핀(432)을 가이드하는 장공 형상의 슬롯(421)이 형성된 레버(420)를 구비하고; 상기 슬롯(421)의 궤적이 급격하게 변하는 변곡부(A) 구간에 상기 암 핀(432)의 이동속도를 감소시키는 슬롯 저항부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬롯 저항부는 변곡부(A) 구간에서 슬롯의 폭(d2)을 좁게 가변시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬롯의 궤적 변화율은 슬롯의 폭과 반비례 하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1 항에 있어서,
상기 템프도어(115)는 최대 냉방 모드 시 온풍유로를 폐쇄하는 테일도어(115a)를 갖는 센터 피봇 타입의 구조로 이루어지고, 상기 슬롯 저항부는 템프도어(115)가 최대 냉방 모드에서 온풍 유로를 개방하는 초기 구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.