KR20170059499A

KR20170059499A - 차량용 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR20170059499A
Application number: KR1020150163028A
Authority: KR
Inventors: 우상구; 안용남; 박태용; 원종보
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-05-31
Also published as: KR102425350B1

Abstract

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내에 증발기가 설치되는 냉풍통로와, 응축기가 설치되는 온풍통로를 구획 형성하고, 상기 냉,온풍통로로부터 분기되는 공기토출통로 및 공기방출통로를 형성하며, 상기 공기토출통로와 공기방출통로의 분기 기점에 하나의 모드도어를 설치하여 냉,난방을 제어하도록 함으로써, 하나의 모드도어 및 하나의 공기방출통로를 형성하므로 소형화가 가능함은 물론 공기통로의 증가로 인해 풍량을 확보할 수 있고, 하나의 모드도어를 사용함에 따라 하나의 액츄에이터로 냉,난방 제어가 가능하여 부품수를 줄일 수 있고 조립도 간편하며, 또한 냉,난방 모두 가능하여 난방을 위해 별도의 히터코어 또는 PTC히터가 필요없어 구조가 간단한 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 냉난방 시스템{Cooling and heating system for vehicle}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내에 증발기가 설치되는 냉풍통로와, 응축기가 설치되는 온풍통로를 구획 형성하고, 상기 냉,온풍통로로부터 분기되는 공기토출통로 및 공기방출통로를 형성하며, 상기 공기토출통로와 공기방출통로의 분기 기점에 하나의 모드도어를 설치하여 냉,난방을 제어하도록 한 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적인 에어컨 시스템은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 냉방한다.

상기 에어컨 시스템의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진 또는 모터의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

차량용 에어컨 시스템의 경우, 상기 증발기는 차량 실내측에 설치된 공조케이스의 내부에 설치되어 냉방 역할을 하게 되는데, 즉, 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

또한, 차량 실내의 난방은, 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(미도시)를 이용하거나 또는 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 PTC히터(미도시)를 이용하게 된다.

아울러, 상기 응축기(2)는 주행풍과 열교환하여 가열된 공기를 외부로 배출하기 위하여 엔진룸 전단에 설치되며, 상기 압축기(1)는 엔진 구동 벨트에 의하여 구동되기 때문에 엔진룸 내에 배치되어야 한다.

한편, 전동압축기를 이용한 무시동 에어컨 시스템은, 차량의 천장과 같은 차량 외부에 설치되어 주정차 상태(엔진 오프 상태)에서 차량 실내에 냉각된 공기를 공급하게 된다.

상기한 무시동 에어컨 시스템은, 국내 특허 등록번호 제10-1399253호가 개시되어 있으며, 간략히 설명하면, 차량 배터리에 의해 전원을 공급받아 구동되는 압축기와, 엔진룸과 격리되어 설치되는 응축기 수용박스와, 상기 응축기 수용박스 내에 압축기와 응축기가 함께 설치되되, 상기 응축기 수용박스는 전면에 통기부를 구비하는 한편 내부에는 격벽을 구비하여 좌우 공간을 격리하고, 상기 응축기 수용박스 내에서 격벽을 사이에 두고 일측 공간부에 응축기가 설치되고, 다른 일측 공간부에는 압축기와 컨트롤러가 함께 설치되며, 증발기는 차량 실내측에 설치되어 차량 실내에 냉각된 공기를 공급하게 된다.

그러나, 상기 종래기술은, 냉방 기능만을 가지고 있으며, 난방 기능을 추가하기 위해서는 히터코어 또는 PTC히터를 설치해야 하는데, 히터코어 또는 PTC히터를 추가할 경우 냉각수 배관 연결 문제로 시스템이 복잡해지는 문제가 있다.

또한, 상기한 복잡한 구조로 인해 소형화가 어려운 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공조케이스내에 증발기가 설치되는 냉풍통로와, 응축기가 설치되는 온풍통로를 구획 형성하고, 상기 냉,온풍통로로부터 분기되는 공기토출통로 및 공기방출통로를 형성하며, 상기 공기토출통로와 공기방출통로의 분기 기점에 하나의 모드도어를 설치하여 냉,난방을 제어하도록 함으로써, 하나의 모드도어 및 하나의 공기방출통로를 형성하므로 소형화가 가능함은 물론 공기통로의 증가로 인해 풍량을 확보할 수 있고, 하나의 모드도어를 사용함에 따라 하나의 액츄에이터로 냉,난방 제어가 가능하여 부품수를 줄일 수 있고 조립도 간편하며, 또한 냉,난방 모두 가능하여 난방을 위해 별도의 히터코어 또는 PTC히터가 필요없어 구조가 간단한 차량용 냉난방 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매순환라인으로 연결되어 이루어진 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 증발기가 내부에 설치되며 증발기를 통과한 공기가 유동하는 냉풍통로와, 상기 응축기가 내부에 설치되며 응축기를 통과한 공기가 유동하는 온풍통로가 서로 구획 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스에서 상기 냉풍통로와 온풍통로로부터 분기되어 형성되며, 상기 냉,온풍통로를 유동하는 공기를 차량 내부로 토출하는 공기토출통로 및 차량 외부로 방출하는 공기방출통로와, 상기 공조케이스의 냉,온풍통로로부터 상기 공기토출통로와 공기방출통로의 분기 지점에 회전가능하게 설치되어 공기토출통로와 공기방출통로를 개폐하는 모드도어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 공조케이스내에 증발기가 설치되는 냉풍통로와, 응축기가 설치되는 온풍통로를 구획 형성하고, 상기 냉,온풍통로로부터 분기되는 공기토출통로 및 공기방출통로를 형성하며, 상기 공기토출통로와 공기방출통로의 분기 기점에 하나의 모드도어를 설치하여 냉,난방을 제어하도록 함으로써, 하나의 모드도어 및 하나의 공기방출통로를 형성하므로 소형화가 가능함은 물론 공기통로의 증가로 인해 풍량을 확보할 수 있다.

또한, 하나의 모드도어를 사용함에 따라 하나의 액츄에이터로 냉,난방 제어가 가능하여 부품수를 줄일 수 있고 조립도 간편하다.

그리고, 냉,난방 모두 가능하여 난방을 위해 별도의 히터코어 또는 PTC히터가 필요없어 구조가 간단하고 소형화가 더욱 용이하다.

도 1은 일반적인 에어컨 시스템의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에서 공조케이스의 내부를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에서 모드도어와 증발기 및 응축기를 제거한 상태를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 공조케이스에서 모드도어가 설치된 부위를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에서 모드도어를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 상태를 나타내는 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 상태를 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은, 압축기(10) -> 응축기(20) -> 팽창수단(30) -> 증발기(40)를 냉매순환라인(P)으로 연결하여, 상기 증발기(40)를 통해 냉방을 수행하고 상기 응축기(20)를 통해 난방을 수행하는 시스템이며, 하나의 모듈로 구성되어 장착 및 탈착이 간편하므로 차량의 특정 위치에 장착하여 사용할 수 있으며, 물론 휴대용으로 사용할 수 있다. 이하, 차량에 장착되는 경우를 일예로 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기(10)는 모터로부터 동력을 전달받아 구동하는 전동압축기로서, 증발기(40)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 토출하게 된다.

상기 응축기(20)는, 상기 압축기(10)에서 배출되어 응축기(20)의 내부를 유동하는 고온 고압의 기상 냉매와 상기 응축기(20)를 통과하는 공기를 상호 열교환시키게 되며, 이 과정에서 냉매는 응축되고, 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 된다.

이러한 상기 응축기(20)는, 복수개 튜브의 사이에 방열핀을 설치한 구조로 구성된다.

따라서, 상기 압축기(10)에서 배출된 고온 고압의 기상 냉매가 상기 응축기(20)의 복수개 튜브를 따라 유동하면서 공기와 열교환하여 응축되고, 이때 상기 응축기(20)를 통과하는 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 되는 것이다.

그리고, 상기 팽창수단(30)은 상기 응축기(20)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(40)로 보내게 된다.

상기 팽창수단(30)으로는 기계식 팽창밸브 또는 전자식 팽창밸브를 사용할 수 있으며, 오리피스 구조를 사용할 수도 있다.

상기 증발기(40)는 상기 팽창수단(30)에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(100)내의 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 된다.

계속해서, 상기 증발기(40)에서 증발하여 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(10)에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 냉방은, 공조케이스(100)내의 냉풍통로(101)를 유동하는 공기가 증발기(40)를 통과하면서 증발기(40)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 토출됨으로써 이루어지고,

난방은, 공조케이스(100)내의 온풍통로(102)를 유동하는 공기가 응축기(20)를 통과하면서 응축기(20)의 내부를 순환하는 고온 고압의 기상 냉매의 방열로 가열되어 뜨거워진 상태로 토출됨으로써 이루어진다.

그리고, 상기 공조케이스(100)는, 좌측케이스와 우측케이스가 조립되어 구성되는데, 도면에서는 일예로 도시한 것이며, 상기 좌,우측케이스는 복수개로 분할되어 제작된 후 조립될 수 있다.

상기 공조케이스(100)는, 상기 증발기(40)가 내부에 설치되며 증발기(40)를 통과한 공기가 유동하는 냉풍통로(101)와, 상기 응축기(20)가 내부에 설치되며 응축기(20)를 통과한 공기가 유동하는 온풍통로(102)가 서로 구획 형성된다.

이때, 상기 공조케이스(100)의 내부에는 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)를 서로 구획하는 구획벽(105)이 형성된다.

상기 냉풍통로(101)는 상기 공조케이스(100)내의 중앙에 배치되고, 상기 온풍통로(102)는 상기 공조케이스(100)내에서 상기 냉풍통로(101)의 양측에 배치된다.

다시말해, 상기 냉풍통로(101)는 상기 공조케이스(100)내에서 후술하는 모드도어(120)의 축방향 중앙에 형성되고, 상기 온풍통로(102)는 상기 공조케이스(100)내에서 상기 모드도어(120)의 축방향 양측에 형성된다.

그리고, 상기 공조케이스(100)에는, 상기 냉,온풍통로(101,102)를 유동하는 공기를 차량 내부로 토출하는 공기토출통로(101b,102b)와 차량 외부로 방출하는 공기방출통로(103)가 형성된다.

상기 공기토출통로(101b,102b)는, 상기 냉풍통로(101)를 통과하는 공기와 상기 온풍통로(102)를 통과하는 공기 중 차실내 냉,난방에 필요한 공기를 차량 내부로 토출하게 되고,

상기 공기방출통로(103)는, 상기 냉풍통로(101)를 통과하는 공기와 상기 온풍통로(102)를 통과하는 공기 중 차실내 냉,난방에 불필요한 공기를 상기 공조케이스(100)의 외부, 즉 차량 외부로 방출하게 된다.

즉, 냉방모드시에는 상기 냉풍통로(101)를 통과하는 공기만 차실 내부에 공급하고, 상기 온풍통로(102)를 통과하는 공기는 차량 외부로 방출하게 되며, 난방모드시에는 그 반대로 상기 온풍통로(102)를 통과하는 공기만 차실 내부에 공급하고, 상기 냉풍통로(101)를 통과하는 공기는 차량 외부로 방출하게 되는 것이다.

상기한 공기토출통로(101b,102b) 및 공기방출통로(103)는, 상기 공조케이스(100)에서 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)로부터 분기되어 형성되는데, 즉 상기 냉,온풍통로(101,102)의 출구로부터 분기되어 형성된다. 여기서 상기 냉,온풍통로(101,102)의 출구는 모드도어(120) 위치까지 연장되어 형성된다.

도면에서와 같이, 상기 공조케이스(100)에서 상기 냉풍통로(101)의 출구와 온풍통로(102)의 출구는 모드도어(120)를 향해 동일 방향으로 형성되는데, 이때 상기 공기토출통로(101b,102b)는 상기 냉,온풍통로(101,102)의 출구측에서 일직선상에 형성된다.

또한, 상기 공조케이스(100)에서 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)의 출구측 하부에 하나의 공기방출통로(103)가 하측방향으로 형성된다.

이처럼, 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)가 상기 하나의 공기방출통로(103)를 공용으로 사용하므로. 즉, 상기 냉풍통로(101)를 통과하는 공기를 차량 외부로 방출하거나 또는 상기 온풍통로(102)를 통과하는 공기를 차량 외부로 방출하고자 할 때 상기 하나의 공기방출통로(103)를 공용으로 사용하므로, 공기통로의 구성이 간단하고 소형화가 용이하다.

그리고, 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)는, 상기 공조케이스(100)의 동일 측면에 형성된다. 즉, 상기 공조케이스(100)에서 차실내를 향하는 일측면에 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)가 형성되는 것이다.

이때, 상기 공조케이스(100)의 일측면에서 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)는 중앙에 형성되고, 상기 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)는 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)의 양측에 형성되게 된다.

또한, 상기 냉풍통로(101)의 입구(101a)는 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 직각방향에 위치한 상기 공조케이스(100)의 하측면에 형성되며, 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)는 상기 공조케이스(100)에서 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)의 반대편 측면에 형성된다.

여기서, 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)는 단일통로로 형성되고, 모드도어(120)를 향하는 온풍통로(102)의 출구는 상기 냉풍통로(101)의 양측으로 분할되어 형성된다. 즉, 상기 공조케이스(100)내의 중앙에 냉풍통로(101)가 형성되기 때문에 상기 온풍통로(102)의 출구는 상기 냉풍통로(101)의 양측으로 분할되어 냉풍통로(101)를 우회하게 되는 것이다.

따라서, 도 3과 같이, 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)로 유입되어 유동하는 공기가 상기 냉풍통로(101)의 양측으로 분할된 후, 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)로 토출되게 된다.

한편, 상기 냉풍통로(101)는 상기 공조케이스(100)내의 중앙에서 직각 형태의 통로를 형성하게 되며, 따라서, 상기 공조케이스(100) 하측면의 냉풍통로(101) 입구(101a)로 유입된 공기가 냉풍통로(101)를 따라 유동하면서 직각으로 방향이 바뀐 후 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)로 토출되게 된다.

그리고, 상기 증발기(40)는 상기 냉풍통로(101)의 입구(101a)측에 설치되고, 상기 응축기(20)는 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)측에 설치된다.

이때, 상기 증발기(40)는 상기 냉풍통로(101)의 입구(101a)측에 수평 상태로 설치되고, 상기 응축기(20)는 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)측에 수직 상태로 설치된다. 이로인해 상기 증발기(40)와 응축기(20)는 서로 수직상태로 설치되게 된다.

그리고, 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)로 각각 공기를 유동시키도록 상기 냉풍통로(101)에는 제1송풍팬(111)이 설치되고, 상기 온풍통로(102)에는 제2송풍팬(112)이 설치된다.

상기 제1송풍팬(111)은 상기 증발기(40) 하류의 냉풍통로(101)에 설치되고, 상기 제2송풍팬(112)은 상기 응축기(20) 상류의 온풍통로(102)에 설치된다.

상기 제1송풍팬(111)은 작동시 저소음을 유지할 수 있도록 크로스 플로우 팬을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 제2송풍팬(112)은 축류팬을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공조케이스(100)의 냉,온풍통로(101,102)로부터 상기 공기토출통로(101b,102b)와 공기방출통로(103)의 분기 지점에는 상기 공기토출통로(101b,102b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 모드도어(120)가 회전축(125)을 통해 회전가능하게 설치된다.

즉, 냉방모드시에는 상기 모드도어(120)를 통해 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)가 개방되고 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)는 폐쇄되며, 이때 냉풍통로(101)측 공기방출통로(103)는 폐쇄되고 온풍통로(102)측 공기방출통로(103)는 개방되어, 상기 냉풍통로(101)를 유동하는 공기는 차량 내부로 공급되고, 상기 온풍통로(102)를 유동하는 공기는 상기 공기방출통로(103)를 통해 차량 외부로 방출되게 된다.

난방모드시에는 상기 모드도어(120)를 통해 상기 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)가 개방되고 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)는 폐쇄되며, 이때 온풍통로(102)측 공기방출통로(103)는 폐쇄되고 냉풍통로(101)측 공기방출통로(103)는 개방되어, 상기 온풍통로(102)를 유동하는 공기는 차량 내부로 공급되고, 상기 냉풍통로(101)를 유동하는 공기는 상기 공기방출통로(103)를 통해 차량 외부로 방출되게 된다.

상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍통로(101)측에 배치되어 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 냉풍도어부(121)와, 상기 냉풍도어부(121)와 동심상에 형성되면서 온풍통로(102)측에 배치되어 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 온풍도어부(122)로 이루어진다.

이때, 상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)가 일체로 형성되어 구성되는데, 상기 온풍도어부(122)는 상기 냉풍도어부(121)의 양측에 구성된다.

상기 냉풍도어부(121)는 냉풍통로(101)와 공기토출통로(101b) 및 공기방출통로(103)의 분기지점에서 회전 작동하면서 냉풍의 유동방향을 결정하고, 상기 온풍도어부(122)는 온풍통로(102)와 공기토출통로(102b) 및 공기방출통로(103)의 분기점에서 회전작동하면서 온풍의 유동방향을 결정하게 된다.

상기 냉풍도어부(121)는 원통형 도어로 구성되고, 상기 온풍도어부(122)는 평판형 도어로 구성된다.

한편, 상기 원통형 도어는 회전축(125)으로부터 반경방향으로 일정간격 이격되어 형성된 호 형상의 도어판을 원주방향으로 회전시켜 냉풍의 유동방향을 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 공기방출통로(103) 중에 결정하게 되고,

상기 평판형 도어는 회전축(125)의 일측에 형성된 평판 형상의 도어판을 일정각도 회전시켜 온풍의 유동방향을 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)와 공기방출통로(103) 중에 결정하게 된다.

이러한 상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍통로(101)의 공기가 공기토출통로(101b)로 토출되면 상기 온풍통로(102)의 공기는 공기방출통로(103)로 방출되고, 상기 냉풍통로(101)의 공기가 공기방출통로(103)로 방출되면 상기 온풍통로(102)의 공기는 공기토출통로(102b)로 토출되도록 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)가 구성된다.

즉, 상기 모드도어(120)의 회전축(125)을 기준으로 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)가 서로 반대쪽에 배치되어, 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)의 개폐동작이 반대로 이루어지게 된다.

다시말해, 상기 회전축(125)을 기준으로 냉풍도어부(121)인 원통형 도어의 도어판과, 온풍도어부(122)인 평판형 도어의 도어판이 서로반대쪽에 배치되어 형성된 것이다.

따라서, 상기 냉풍도어부(121)가 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)를 개방하면 반대로 상기 온풍도어부(122)는 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)를 폐쇄하며, 상기 냉풍도어부(121)가 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)를 폐쇄하면 반대로 상기 온풍도어부(122)는 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)를 개방하게 되는 것이다.

한편, 상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)의 사이에 냉풍과 온풍을 구획하는 구획판(123)이 구비된다. 따라서, 상기 냉풍도어부(121)에 의해 유동방향이 조절되는 냉풍과 상기 온풍도어부(122)에 의해 유동방향이 조절되는 온풍간에 서로 혼합되지 않는다.

그리고, 상기 공조케이스(100)의 외측면에는 상기 하나의 모드도어(120)를 작동시켜 냉,난방을 제어하는 액츄에이터(130)가 설치된다.

이와같이, 본 발명은, 하나의 모드도어(120) 및 하나의 공기방출통로(103)를 설치하여 냉,난방모드를 제어함으로써, 시스템의 소형화가 가능함은 물론 공기통로의 증가로 인해 풍량을 확보할 수 있다.

또한, 하나의 모드도어(120)를 사용함에 따라 하나의 액츄에이터(130)로 냉,난방 제어가 가능하여 부품수를 줄일 수 있고 조립도 간편하다.

아울러, 상기 시스템은 냉,난방 모두 가능하여 난방을 위해 별도의 히터코어 또는 PTC히터가 필요없다.

한편, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 공조케이스(100)의 외측을 감싸는 별도의 외부케이스를 설치한 후 상기 외부케이스 내부에 압축기(10)와, 팽창수단(30) 등을 내장하여 시스템 전체를 모듈화할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 냉매유동과정을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 응축기(20)로 유입된다.

상기 응축기(20)로 유입된 기상 냉매는, 응축기(20)를 통과하는 공기와 열교환하게 되고, 이 과정에서 냉매가 냉각되면서 액상으로 상변화하게 된다.

상기 응축기(20)에서 배출된 액상냉매는, 상기 팽창수단(30)으로 유입되어 감압 팽창 된다.

상기 팽창수단(30)에서 감압 팽창된 냉매는, 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 증발기(40)로 유입되고, 상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 증발기(40)를 통과하는 공기와 열교환하여 증발하게 된다.

이후, 상기 증발기(40)에서 배출된 저온 저압의 냉매는, 상기 압축기(10)로 유입되어, 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

이하, 냉방모드, 난방모드시의 공기유동과정을 설명하기로 한다.

가. 냉방모드

냉방모드시에는, 도 9와 같이, 상기 모드도어(120)의 냉풍도어부(121)가 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)를 개방하고, 온풍도어부(122)가 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)를 폐쇄하게 된다.

이때, 상기 냉풍도어부(121)에 의해 냉풍통로(101)측 공기방출통로(103)는 폐쇄되고, 온풍도어부(122)에 의해 온풍통로(102)측 공기방출통로(103)는 개방된다.

따라서, 상기 제1,2송풍팬(111,112)이 작동하게 되면, 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)로 각각 공기가 흡입되게 된다.

상기 냉풍통로(101)로 흡입된 공기는 증발기(40)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.

이때, 상기 온풍통로(102)로 흡입된 공기는 응축기(20)를 통과하면서 가열된 후 공기방출통로(103)를 통해 외부로 방출된다.

나.난방모드

난방모드시에는, 도 10과 같이, 상기 모드도어(120)의 냉풍도어부(121)가 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)를 폐쇄하고, 온풍도어부(122)가 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)를 개방하게 된다.

이때, 상기 냉풍도어부(121)에 의해 냉풍통로(101)측 공기방출통로(103)는 개방되고, 온풍도어부(122)에 의해 온풍통로(102)측 공기방출통로(103)는 폐쇄된다.

상기 온풍통로(102)로 흡입된 공기는 응축기(20)를 통과하면서 가열된 후 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.

이때, 상기 냉풍통로(101)로 흡입된 공기는 증발기(40)를 통과하면서 냉각된 후 공기방출통로(103)를 통해 외부로 방출된다.

10: 압축기 20: 응축기
30: 팽창수단 40: 증발기
100: 공조케이스 101: 냉풍통로
101b,102b: 공기토출통로 102: 온풍통로
103: 공기방출통로 105: 구획벽
111: 제1송풍팬 112: 제2송풍팬
120: 모드도어 121: 냉풍도어부
122: 온풍도어부 123: 구획판
125: 회전축 130: 액츄에이터

Claims

압축기(10), 응축기(20), 팽창수단(30), 증발기(40)가 냉매순환라인(P)으로 연결되어 이루어진 차량용 냉난방 시스템에 있어서,
상기 증발기(40)가 내부에 설치되며 증발기(40)를 통과한 공기가 유동하는 냉풍통로(101)와, 상기 응축기(20)가 내부에 설치되며 응축기(20)를 통과한 공기가 유동하는 온풍통로(102)가 서로 구획 형성되는 공조케이스(100)와,
상기 공조케이스(100)에서 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)로부터 분기되어 형성되며, 상기 냉,온풍통로(101,102)를 유동하는 공기를 차량 내부로 토출하는 공기토출통로(101b,102b) 및 차량 외부로 방출하는 공기방출통로(103)와,
상기 공조케이스(100)의 냉,온풍통로(101,102)로부터 상기 공기토출통로(101b,102b)와 공기방출통로(103)의 분기 지점에 회전가능하게 설치되어 공기토출통로(101b,102b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 모드도어(120)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 냉풍도어부(121)와, 상기 냉풍도어부(121)와 동심상에 형성되며 상기 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)와 공기방출통로(103)를 개폐하는 온풍도어부(122)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 냉풍도어부(121)는 원통형 도어로 구성되고, 상기 온풍도어부(122)는 평판형 도어로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)의 사이에 냉풍과 온풍을 구획하는 구획판(123)이 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 모드도어(120)는, 상기 냉풍통로(101)의 공기가 공기토출통로(101b)로 토출되면 상기 온풍통로(102)의 공기는 공기방출통로(103)로 방출되고, 상기 냉풍통로(101)의 공기가 공기방출통로(103)로 방출되면 상기 온풍통로(102)의 공기는 공기토출통로(102b)로 토출되도록 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)가 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 모드도어(120)는, 모드도어(120)의 회전축(125)을 기준으로 상기 냉풍도어부(121)와 온풍도어부(122)가 서로 반대쪽에 배치되어, 상기 냉풍통로(101)와 온풍통로(102)의 개폐동작이 반대로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 냉풍통로(101)는 상기 공조케이스(100)내에서 상기 모드도어(120)의 축방향 중앙에 형성되고,
상기 온풍통로(102)는 상기 공조케이스(100)내에서 상기 냉풍통로(101)의 양측에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)는, 상기 공조케이스(100)의 동일 측면에 형성되고,
상기 냉풍통로(101)의 입구(101a)는, 상기 냉풍통로(101)측 공기토출통로(101b)와 직각방향에 위치한 상기 공조케이스(100)의 하측면에 형성되며,
상기 온풍통로(102)의 입구(102a)는, 상기 공조케이스(100)에서 온풍통로(102)측 공기토출통로(102b)의 반대편 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 온풍통로(102)의 입구(102a)는 단일통로로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 증발기(40)는 상기 냉풍통로(101)의 입구(101a)측에 설치되고,
상기 응축기(20)는 상기 온풍통로(102)의 입구(102a)측에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 증발기(40) 하류의 냉풍통로(101)에는 제1송풍팬(111)이 설치되고,
상기 응축기(20) 상류의 온풍통로(102)에는 제2송풍팬(112)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제1송풍팬(111)은 크로스 플로우 팬으로 이루어지고,
상기 제2송풍팬(112)은 축류팬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.