KR20160135902A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20160135902A
KR20160135902A KR1020150069002A KR20150069002A KR20160135902A KR 20160135902 A KR20160135902 A KR 20160135902A KR 1020150069002 A KR1020150069002 A KR 1020150069002A KR 20150069002 A KR20150069002 A KR 20150069002A KR 20160135902 A KR20160135902 A KR 20160135902A
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김재웅
박재우
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현대자동차주식회사
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Abstract

에바코어, 압축기, 응축기, 팽창밸브로 구성된 냉각라인이 구비된 차량용 공조장치로서, 냉각라인 상에서 압축기와 응축기의 사이에 마련되고, 압축기로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 응축기로 냉매를 토출하는 히터코어를 포함하는 차량용 공조장치가 소개된다.

Description

차량용 공조장치 {AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 운행 환경에서 보다 효율적 공조를 위한 구성요소의 배치에 관한 것이다.
자동차에는 실내를 냉, 난방하기 위한 공조시스템이 설치된다. 이러한 공조시스템은, 차량의 실내온도를 항상 쾌적하게 유지시키는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
차량용 공조시스템 중 냉각기는 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 저온 저압의 상태로 만드는 팽창밸브, 그리고 냉매의 증발 잠열을 이용하여 공기를 냉각하는 증발기 등을 구성요소로서 포함한다. 일반적으로 이러한 냉각 시스템은 공기의 온도를 낮추며 절대 습도를 조절한다.
난방은 엔진룸의 열을 식히기 위한 냉각수가 엔진의 열을 빼앗아 고온의 상태가 되었을 때 이것을 열원으로 사용하여 온풍 발생하기 위한 히터코어와 엔진의 냉각수를 공급하기 위한 펌프로 구성이 된다. 일반적으로 이러한 난방 시스템은 공기의 온도를 높히며 상대습도를 조절한다.
일반적인 기존의 공조시스템의 경우 냉기의 공급은 냉각기에서 온기의 공급은 엔진의 냉각수를 통하여 공급하였으나 운행되는 환경에 따라 구조의 변경이 필요할 수 있다. 온기의 공급이 거의 필요없는 환경의 경우에는 기존의 공조시스템은 비효율적인 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0086013
본 발명은 공조시스템의 온기 공급을 위한 새로운 열원을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 차량용 공조장치는 에바코어, 압축기, 응축기, 팽창밸브로 구성된 냉각라인이 구비된 차량용 공조장치로서, 냉각라인 상에서 압축기와 응축기의 사이에 마련되고, 압축기로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 응축기로 냉매를 토출하는 히터코어;를 포함한다.
히터코어는 냉각라인 상에서 응축기와 팽창밸브 사이에 마련되고, 응축기로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 팽창밸브로 냉매를 토출 할 수 있다.
히터코어에는 압축기로부터 압축된 고온고압의 냉매가 순환됨으로써 실내로 토출되는 공조공기를 가열할 수 있다.
실내로 토출되는 공조공기는 에바코어를 통과한 공기와 히터코어를 통과한 공기가 선택적으로 혼합되어 구성될 수 있다.
응축기에서 냉매를 응축시키기 위한 냉각팬; 및 난방모드 가동시 냉각팬의 작동을 중지시키는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
제어부는 난방모드 가동시 압축기를 가동하여 냉매를 고온고압으로 압축할 수 있다.
상하방향으로 유입구와 유출구가 형성되며, 내부의 좌우 공간에 각각 히터코어와 에바코어가 배치된 하우징; 히터코어와 에바코어의 사이에서 유입구측으로 마련되며, 히터코어와 에바코어로의 유입공기 분배량을 조절하는 유입측 도어; 및 히터코어와 에바코어의 사이에서 유출구측으로 마련되며, 히터코어와 에바코어로부터 배출되는 유출공기의 혼합량을 조절하는 유출측 도어;를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 공조장치에 따르면 고온의 히터코어의 열원이 필요없는 환경에서 에너지 효율이 높은 차량용 공조장치를 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 공조장치의 상태를 나타낸 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 에바코어(Evaporator Core, 101), 압축기(103), 응축기(107), 팽창밸브(109)로 구성된 냉각라인(100)이 구비된 차량용 공조장치로서, 냉각라인(100) 상에서 압축기(103)와 응축기(107)의 사이에 마련되고, 압축기(103)로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 응축기(107)로 냉매를 토출하는 히터코어(Heater Core, 105);를 포함한다. 또는 히터코어(105)는 냉각라인(100) 상에서 응축기(107)와 팽창밸브(109) 사이에 마련되고, 응축기(107)로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 팽창밸브(109)로 냉매를 토출 할 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하면, 냉각라인(100)은 에바코어(101), 압축기(103), 응축기(107), 팽창밸브(109)로 구성된다. 히터코어(105)는 냉각라인(100) 상에서 압축기(103)와 응축기(107)의 사이에 마련되고, 압축기(103)로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 응축기(107)로 냉매를 토출 할 수 있다. 또는 냉각라인(100) 상에서 응축기(107)와 팽창밸브(109) 사이에 마련되고, 응축기(107)로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 팽창밸브(109)로 냉매를 토출 할 수 있다.
본 발명에 따르면 고온고압의 냉매를 열원으로 사용함으로써, 히팅라인 및 워터펌프를 삭제하여 구조가 단순화되고 냉각 효율이 개선되는 효과가 있다. 자동차는 다양한 환경 속에서 운행된다. 가장 일반적인 온대지역에서의 운행뿐만 아니라 혹한, 혹서의 환경에서도 일정한 수준이상의 주행성능을 유지하며 운행되어야 한다. 한편, 차량이 운행되는 특정환경에 따라 히터코어(105)에 고온의 열원이 불필요한 경우가 발생 될 수 있으며, 이러한 경우 엔진 냉각수는 히터코어(105)의 열원으로써 필요 이상으로 고온이다. 또한 엔진의 냉각수를 히터코어(105)로 공급하기 위한 워터펌프 및 긴 히팅라인은 불필요한 에너지 낭비를 초래한다. 따라서, 히터코어(105)의 열원으로서 냉각수가 아닌 냉각라인(100)의 압축기(103) 또는 응축기(107)를 통과한 고온의 냉매를 열원으로 공급함으로써 공조시스템의 구성을 단순화하고, 히팅라인을 삭제하여 에너지 낭비를 막을 수 있다. 또한 냉매는 압축기(103)를 통과하여 고압의 상태이기 때문에 별도의 워터펌프와 같은 동력원이 없이도 히터코어(105)로 공급될 수 있어 워터펌프를 제거할 수 있다.
히터코어(105)에는 압축기(103)로부터 압축된 고온고압의 냉매가 순환됨으로써 실내로 토출되는 공조공기를 가열할 수 있다. 실내로 토출되는 공조공기는 에바코어(101)를 통과한 공기와 히터코어(105)를 통과한 공기가 선택적으로 혼합되어 구성될 수 있다.
도 1 내지 2와 같이 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 냉각영역을 확장시켜 냉각라인(100)의 작동효율을 증가시키는 효과가 있다. 히터코어(105)의 열원으로서 고온이 필요치 않은 경우 냉각라인(100)의 압축기(103)를 통과한 고온고압의 냉매도 열원으로서 역할을 할 수 있다. 이러한 경우 고온고압의 냉매가 열원으로 작용하며 공급한 에너지만큼 냉각이 더 많이 일어나므로, 냉각영역이 확장되어 냉각라인(100)의 효율이 더욱 좋아지게 된다.
응축기(107)에서 냉매를 응축시키기 위한 냉각팬; 및 난방모드 가동시 냉각팬의 작동을 중지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 2와 같이 본 발명에 따르면 제어부는 냉각팬(300)의 작동을 중지시켜 열원으로서 히터코어(105)에 공급되는 냉매의 온도를 높게 만드는 효과가 있다. 차량용 공조장치의 난방모드 가동시 에바코어(101)를 통과한 공기의 직접적 실내공급은 막고 히터코어(105)를 통과한 후에 공급하도록 해야한다. 이러한 경우 히터코어(105)에 공급되는 열원의 온도는 높아져야 하는데, 이는 곧 냉각라인(100)의 효율의 저하로 나타나게 된다. 따라서 난방모드로 작동시 응축기(107)의 역할을 감소시키기 위하여 냉각팬(300)의 가동을 제어부가 중지시켜 냉매의 온도하강을 방지하도록 할 수 있다.
제어부는 난방모드 가동시 압축기(103)를 가동하여 냉매를 고온고압으로 압축할 수 있다.
도 1 내지 2와 같이 본 발명에 따르면 제어부는 냉각라인(100)의 압축기(103)를 가동하여 열원으로 공급될 냉매의 온도를 높여주는 효과가 있다.
상하방향으로 유입구(201)와 유출구(203)가 형성되며, 내부의 좌우 공간에 각각 히터코어(105)와 에바코어(101)가 배치된 하우징(200); 히터코어(105)와 에바코어(101)의 사이에서 유입구(201)측으로 마련되며, 히터코어(105)와 에바코어(101)로의 유입공기 분배량을 조절하는 유입측 도어(301); 및 히터코어(105)와 에바코어(101)의 사이에서 유출구(203)측으로 마련되며, 히터코어(105)와 에바코어(101)로부터 배출되는 유출공기의 혼합량을 조절하는 유출측 도어(303);를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 에바코어(101)를 거치지 않고서도 히터코어(105)에 공기를 공급할 수 있게 되어 통기저항이 줄어들고 따라서 작은 용량의 블로워를 이용하여도 충분한 풍량을 차내에 공급할 수 있는 효과가 있다. 또한, 에바코어(101)에 의해 냉각된 공기를 재가열하지 않아도 되므로 좀더 빠른 시간안에 온풍을 차내에 공급할 수 있고, 또한 공기의 유로가 상대적으로 짧아져 소음이 감소되는 효과도 있다. 또한 하우징(200)의 유입구(201)와 유출구(203)에 온도조절도어(301, 303)를 배치하여 유입되는 공기량 및 유출 후 혼합되는 공기량을 동시에 조절하여 보다 정밀한 온도조절이 가능하게 되며 간단한 구성으로 부피가 크지 않아 통기저항을 크게 높히지 않는 장점이 있다.
도 3을 참고하면, 하우징(200)의 내부에는 히터코어(105), 에바코어(101), 구동박스(401), 온도조절도어(301, 303), 유입구(201), 유출구(203)가 구비된다. 히터코어(105) 및 에바코어(101)는 각각의 일단부가 하우징(200)의 중심부에서 서로 모이도록 배치되고, 각각의 타단부는 유입구(201)측 좌우 공간으로 서로 벌어지는 방향으로 배치될 수 있다.
히터코어(105) 및 에바코어(101)를 대각선으로 배치함으로서 하우징(200)의 체적을 줄여 소형화 시킬 수 있고, 소형화 시키지 않더라도 동일 체적 내에서 히터코어(105)나 에바코어(101)의 크기를 키워 열교환 면적을 증가시켜 빠른 공조가 가능하게 한다.
구동부(400)는 히터코어(105)와 에바코어(101)사이에 배치되며 유입측 도어(301) 및 유출측 도어(303)를 함께 연동시키는 기어구조 또는 캠구조이고, 기어구조 또는 캠구조는 하나의 액추에이터로 작동될 수 있다.
구동부(400)를 히터코어(105)와 에바코어(101) 사이에 마련하여 양 도어를 조절하기 위한 구동부(400)를 한 장소에 집중시킬 수 있으며, 기어 또는 캠구조로 연동시켜 하나의 액추에이터로 작동시킴으로써 공조시스템의 구조 단순화와 더불어 통기저항 감소 및 실내소음 감소 효과를 가져온다.
구동박스(401)는 내부에 구동부(400)가 구비되며 히터코어(105)와 에바코어(101)의 사이에 배치되고, 히터코어(105) 및 에바코어(101)와 밀착됨으로써 히터코어(105) 및 에바코어(101)와 함께 하우징(200)을 상하공간으로 분할할 수 있다. 히터코어(105) 및 에바코어(101)는 각각의 구동박스(401)와 반대방향의 단부가 하우징(200)의 벽면과 밀착될 수 있다.
하우징(200) 내에 히터코어(105), 에바코어(101) 및 구동박스(401)를 밀착시켜 배치함으로써 히터코어(105) 및 에바코어(101)를 거치지 않은 공기의 유출입을 막아 실내공급 공기를 확실히 공조한다. 또한 의도하지 않은 곳으로 공기의 흐름을 막아 소음발생을 방지한다.
구동박스(401)는 유입구(201)측으로 연장된 가름부(407)가 형성되며, 가름부(407)는 유입구(201)측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다. 구동부(400)는 상호 치합된 제 1기어(403)와 제 2기어(405)로 구성되며, 유입측 도어(301)는 제 1기어(403)와 연결되고 유출측 도어(303)는 제 2기어(405)와 연결되며, 제 1기어(403)는 가름부(407)에 위치되고 제 1기어(403)의 직경은 제 2기어(405)의 직경보다 작도록 구성될 수 있다.
구동박스(401)에 가름부(407)를 구비함으로써, 히터코어(105) 및 에바코어(101)로 공기를 자연스럽게 배분할 수 있으며, 크기가 작은 제 1기어(403)를 가름부(407)에 위치시켜 제 2기어(405)와 치합시킴으로써 구동박스(401) 내에 최적배치되도록 할 수 있다. 또한 크기가 다른 제 1기어(403)와 제 2기어(405)를 치합시켜 하나의 액추에이터로 구동함으로써, 온도조절도어(301, 303) 양끝의 가동범위를 다르게 조절하여 하우징(200)과 온도조절도어(301, 303) 사이의 간섭을 막을 수 있다
제 1기어(403)와 제 2기어(405)는 유입측 도어(301)가 유입구(201)의 중앙을 향할 때, 유출측 도어(303)도 유출구(203)의 중앙을 항햐도록 치합될 수 있다..
도 3과 같이 유입측 도어(301)가 유입구(201) 중앙을 향할 때, 유출측 도어(303)도 유출구(203)의 중앙을 향하도록 제 1기어와 제 2기어를 치합시킨 경우 어느하나를 액추에이터로 가동하면, 온도조절도어(301, 303)가 히터코어(105) 또는 에바코어(101)로 유입되는 공기량을 늘이거나 줄이면, 유출되는 공기도 함께 늘이거나 줄이는 방향으로 도어가 움직이게 되어, 히터코어(105) 및 에바코어(101)로 유입 및 유출량을 일정하게 유지하도록 할 수 있다. 그에 따라 공기의 역류 또는 난류의 발생을 막아 풍량의 감소 또는 소음의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 냉각라인 200 : 하우징

Claims (7)

  1. 에바코어, 압축기, 응축기, 팽창밸브로 구성된 냉각라인이 구비된 차량용 공조장치로서,
    냉각라인 상에서 압축기와 응축기의 사이에 마련되고, 압축기로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 응축기로 냉매를 토출하는 히터코어;를 포함하는 차량용 공조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    히터코어는 냉각라인 상에서 응축기와 팽창밸브 사이에 마련되고, 응축기로부터 냉매가 유입되며 내부에서 냉매가 순환되고 팽창밸브로 냉매를 토출하는 것을 특징으로하는 차량용 공조장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    히터코어에는 압축기로부터 압축된 고온고압의 냉매가 순환됨으로써 실내로 토출되는 공조공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    실내로 토출되는 공조공기는 에바코어를 통과한 공기와 히터코어를 통과한 공기가 선택적으로 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    응축기에서 냉매를 응축시키기 위한 냉각팬; 및
    난방모드 가동시 냉각팬의 작동을 중지시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제어부는 난방모드 가동시 압축기를 가동하여 냉매를 고온고압으로 압축하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상하방향으로 유입구와 유출구가 형성되며, 내부의 좌우 공간에 각각 히터코어와 에바코어가 배치된 하우징;
    히터코어와 에바코어의 사이에서 유입구측으로 마련되며, 히터코어와 에바코어로의 유입공기 분배량을 조절하는 유입측 도어; 및
    히터코어와 에바코어의 사이에서 유출구측으로 마련되며, 히터코어와 에바코어로부터 배출되는 유출공기의 혼합량을 조절하는 유출측 도어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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