KR20170062110A

KR20170062110A - 냉난방 모듈

Info

Publication number: KR20170062110A
Application number: KR1020150167538A
Authority: KR
Inventors: 우상구; 원종보; 이동규; 박태용; 안용남
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-07

Abstract

본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100); 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200); 상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창수단(300); 상기 팽창수단(300)을 통해 공급된 냉매를 증발시키며, 일정 영역이 상기 응축기(200)와 높이방향으로 상하측에 위치하는 증발기(400); 공기가 상기 응축기(200)를 통과하여 가열되도록 송풍하는 제1송풍부(510); 상기 제1송풍부(510)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제1도어(610); 공기가 상기 증발기(400)를 통과하여 냉각되도록 송풍하는 제2송풍부(520); 상기 제2송풍부(520)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제2도어(620); 및 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창수단(300), 증발기(400), 제1송풍부(510), 제1도어(610), 제2송풍부(520) 및 제2도어(620)가 장착되며, 상기 제1송풍부(510) 및 제2송풍부(520)를 통해 공급되는 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출하는 공간을 형성하는 하우징(800)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 하나의 모듈을 통해 냉방 및 난방을 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 응축수가 용이하게 배출될 수 있어 응축수에 의한 문제점을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

냉난방 모듈{AIR CONDITIONING MODULE}

본 발명은 냉난방 모듈에 관한 것으로서, 하나의 모듈을 통해 냉방 및 난방을 수행할 수 있으며, 증발기 및 응축기의 일정 영역이 높이방향으로 상하측에 위치하여 소형화가 가능하고, 응축수가 용이하게 배출될 수 있어 응축수에 의한 문제점을 방지할 수 있는 냉난방 모듈에 관한 것이다.

차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기한다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치의 일예를 나타낸 개략도로, 종래의 차량용 공조장치는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의하여 개도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)가 설치된 공조케이스(10)와; 상기 공조케이스(10)의 입구에 연결되어 외기를 송풍하는 송풍부(14); 상기 공조케이스(10) 내부에 구비되는 증발기(E) 및 히터코어(H); 상기 공조케이스(10)의 냉각된 공기통로와 가열된 공기통로의 개도를 조절하는 템프도어(15)를 포함하여 형성된다. 상기한 바와 같이 구성된 종래의 차량용 공조장치는 냉방 사이클이 가동될 경우, 상기 템프도어(15)는 상기 냉각된 공기통로를 개방함과 동시에 상기 가열된 공기통로를 폐쇄한다. 따라서 상기 송풍부(14)에 의하여 송풍되는 공기는 상기 증발기(E)를 통과하면서 증발기(E)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉각된 공기로 바뀐 뒤, 상기 냉각된 공기통로 쪽으로 유동되고 개방된 벤트(11, 12, 13)들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 냉방이 수행된다. 또한, 난방 사이클이 가동될 경우, 상기 템프도어(15)는 상기 냉각된 공기통로를 폐쇄함과 동시에 상기 가열된 공기통로를 개방함에 따라 송풍되는 공기는 가열된 공기통로를 통하여 상기 히터코어(H)를 거치면서 상기 히터코어(H)의 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 가열된 공기로 바뀌게 되고 개방된 벤트(11, 12, 13)들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로서 자동차 실내의 난방이 수행된다.

이 때, 상기 증발기로 차가운 냉매를 공급하기 위하여 도 2에 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 팽창수단(3), 그리고, 상기 팽창수단(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(E) 등이 냉매 배관(5)으로 연결되어 이루어진다. 한편, 상기 증발기(E)는 상술한 바와 같이, 공조케이스(10) 내부에 구비되며, 상기 응축기(2)는 주행풍을 이용하여 냉매를 냉각하기 위하여 자동차 전방에 위치되며, 상기 압축기(1)는 엔진 구동 벨트에 의해 구동됨에 따라 엔진룸 내부에 위치되어야 한다. 이에 따라 배관(5) 연결이 복합해지는 문제점이 있다.

한편, 트럭과 같은 차량은 엔진이 작동하지 않는 상태에서도 냉방이 가능하도록 차량용 배터리를 전원으로 작동되는 차량용 무시동 에어컨 장치가 제안된 바 있으며, 이를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 상기 도 3 및 도 4는 차량용 무시동 에어컨 장치를 나타낸 사시도 및 개략도로, 상기 도 3 및 도 4에 도시한 차량용 배터리를 전원으로 작동되는 제1 및 제2 압축기(10a, 10b)와, 상기 제1 및 제2 압축기(10a, 10b)와 각각 연통되어 냉매가 유입되는 응축기 입구(21)와 유입된 냉매가 외기와 열교환한 후 토출되도록 응축기 출구(22)가 각각 형성된 제1 및 제2 응축부(20a, 20b)로 구성되는 와식 응축기(20)와, 상기 제1 및 제2 응축부(20a, 20b)에 형성된 상기 응축기 출구(22)와 각각 연통되는 제1 및 제2 모세관(30a, 30b)과, 상기 제1 및 제2 모세관(30a, 30b)과 각각 연통되며, 냉매가 유입되는 증발기 입구(41)와 유입된 냉매가 내기와 열교환한 후 상기 제1 및 제2 압축기(10a, 10b)로 각각 토출되도록 증발기 출구(42)가 각각 형성된 제1 및 제2 증발기(40a, 40b)를 포함한다.

그런데, 종래의 차량용 공조장치는 난방을 위하여 엔진 냉각수를 이용하고, 상기 차량용 무시동 에어컨 장치는 엔진이 작동되지 않은 상태에서 난방을 수행하기 위해서는 별도의 히터를 설치해야 한다.

이에 따라, 냉방 및 난방을 동시에 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 차량에 장착하는 것이 용이한 장치가 요구되고 있으며, 특히, 엔진이 정지되거나, 엔진을 이용하지 않는 형태에서도 냉방 및 난방을 적절하게 수행할 수 있는 장치가 요구되고 있다.

특허1) 대한민국 등록특허 10-1251206호(발명의 명칭 : 차량용 무시동 에어컨)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 모듈을 통해 냉방 및 난방을 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 장착이 용이한 냉난방 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 냉난방 모듈은 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창수단; 상기 팽창수단을 통해 공급된 냉매를 증발시키며, 일정 영역이 상기 응축기와 높이방향으로 상하측에 위치하는 증발기; 공기가 상기 응축기를 통과하여 가열되도록 송풍하는 제1송풍부; 상기 제1송풍부에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제1도어; 공기가 상기 증발기를 통과하여 냉각되도록 송풍하는 제2송풍부; 상기 제2송풍부에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제2도어; 및 상기 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기, 제1송풍부, 제1도어, 제2송풍부 및 제2도어가 장착되며, 상기 제1송풍부 및 제2송풍부를 통해 공급되는 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출하는 공간을 형성하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 냉난방 모듈은 하나의 모듈을 통해 냉방 및 난방을 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 응축수가 용이하게 배출될 수 있어 응축수에 의한 문제점을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이 때, 상기 하우징은 상기 응축기로 공기가 이송되도록 하측 일정 영역이 중공되는 제1유입부와 상기 증발기로 공기가 이송되도록 측면 일정 영역이 중공되는 제2유입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.

또한, 상기 응축기를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되며 내부에 제1송풍부 및 제1도어가 장착되는 제1유로 및 상기 증발기를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되며 내부에 제2송풍부 및 제2도어가 장착되는 제2유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하우징은, 상기 제1도어에 의해 개폐가능하며 상기 제1유로의 일정 영역이 중공된 제1토출공으로부터 연장되어 탑승객으로 공급되지 않은 공기가 토출되는 제1토출유로 및 상기 제2도어에 의해 개폐가능하며 상기 제2유로의 일정 영역이 중공된 제2토출공으로부터 연장되어 탑승객으로 공급되지 않은 공기가 토출되는 제2토출유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 하우징은 상기 증발기 및 압축기가 구비되는 하측 공간에 응축수가 유동되는 배수유로 및 상기 배수유로의 일측에 형성되어 응축수가 배출되는 배수부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 상기 증발기와 배수유로 사이를 차단하며 양측벽에서 하측방향으로 경사지게 연장되며 하측 일정 영역이 서로 중첩되는 제1경사부 및 제2경사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하우징은 상기 배수유로와 압축기가 장착되는 공간을 구획하는 구획부와, 상기 구획부의 일정 영역이 중공되는 중공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 냉난방 모듈은 상기 팽창수단이 냉매가 통과되는 공간이 줄어들었다가 증가되는 오리피스 형태로, 상기 하우징에 내장될 수 있고, 상기 제1송풍부 및 제2송풍부는 크로스 플로우 팬(Cross Flow fan)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉난방 모듈은, 난방 시, 상기 제1도어가 상기 제1토출공을 폐쇄하고 상기 제1유로를 개방하며, 상기 제2도어가 상기 제2유로를 폐쇄하고 상기 제2토출공을 개방하여, 상기 응축기를 통과하여 가열된 공기가 상기 제1유로를 통해 탑승객 측으로 이송되고 상기 증발기를 통과하여 냉각된 공기가 상기 제2토출공 제2토출유로를 통해 배출되며, 냉방 시, 상기 제2도어가 제2토출공을 폐쇄하고 상기 제2유로를 개방하며, 상기 제1도어가 상기 제2유로를 폐쇄하고 상기 제1토출공을 개방하여, 상기 증발기를 통과하여 냉각된 공기가 상기 제2유로를 통해 탑승객 측으로 이송되고 상기 응축기를 통과하여 가열된 공기가 상기 제1토출공 및 상기 제1토출유로를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 냉난방 모듈은 하나의 모듈을 통해 냉방 및 난방을 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 장착이 용이한 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 에어컨 냉방 시스템을 나타낸 개략도.
도 3 및 도 4는 차량용 무시동 에어컨 장치를 나타낸 사시도 및 개략도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 냉난방 모듈의 사시도 및 분해사시도.
도 7 내지 도 10은 상기 도 5에 도시한 냉난방 모듈의 내부 사시도, AA' 방향 단면도, BB' 방향 단면도 및 하측 평면도.
도 11은 본 발명에 따른 냉난방 모듈의 난방 상태를 나타낸 도면.(탑승객으로 공급되는 가열된 공기의 흐름을 빈 화살표로, 외부로 배출되는 냉각된 공기의 흐름을 까만 화살표로 나타냄)
도 12는 본 발명에 따른 냉난방 모듈의 냉방 상태를 나타낸 도면.(탑승객으로 공급되는 냉각된 공기의 흐름을 까만 화살표로, 외부로 배출되는 가열된 공기의 흐름을 빈 화살표로 나타냄)

이하, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 냉난방 모듈(1000)의 사시도 및 분해사시도이고, 도 7 내지 도 10은 상기 도 5에 도시한 냉난방 모듈(1000)의 내부 사시도, AA' 방향 단면도, BB' 방향 단면도 및 하측 평면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 냉난방 모듈(1000)의 난방 상태를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 냉난방 모듈(1000)의 냉방 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 압축기(100), 응축기(200), 팽창수단(300), 증발기(400), 제1송풍부(510), 제1도어(610), 제2송풍부(520), 제2도어(620) 및 하우징(800)을 포함한다.

상기 압축기(100)(Compressor)는 기상 냉매를 흡입하여 압축시키는 구성으로서, 고온 고압의 기체 상태로 상기 응축기(200)로 공급한다. 이 때, 상기 압축기(100)는 차량 내 전원 공급부, 배터리, 및 외부 전원 등에 의해 동력을 전달받아 구동될 수 있다.

상기 응축기(200)(Condenser)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 상기 팽창수단(300)으로 토출한다. 이 때, 상기 응축기(200)는 상기 냉매가 응축됨에 따라 상기 응축기(200)를 통과하는 공기를 가열하는 난방원으로 작용된다. 상기 응축기(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제1헤더탱크(210), 상기 제1헤더탱크(210)에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 제1튜브(220), 상기 제1튜브(220) 사이에 개재되는 제1핀(230), 및 상기 제1헤더탱크(210)에 연결되어 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하는 기액분리기(240)를 포함한다. 이 때, 상기 기액분리기(240)는 상기 제1헤더탱크(210), 제1튜브(220) 및 제1핀(230) 형성 방향에 수직하게 위치되되 일측의 제1토출유로(830) 또는 제2토출유로(840) 상에 구비되어, 상기 제1헤더탱크(210), 제1튜브(220) 및 제1핀(230)의 형성 영역을 최대화하고, 상기 제1송풍부(510)가 상기 제1헤더탱크(210), 제1튜브(220) 및 제1핀(230)의 형성 영역에 인접하게 위치될 수 있어 소형화가 가능하고, 공기와 열교환되는 영역을 충분히 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 기액분리기(240)는 내부에 건조재가 구비되는 몸체(241), 상기 몸체(241)의 일측에 냉매충진포트(242)를 포함할 수 있어 상기 응축기(200)가 장착된 상태에서 냉매의 보충이 가능하도록 할 수 있다. 이와 관련한 하우징(800)의 설명은 아래에서 다시 설명한다.

상기 팽창수단(300)(Expansion Valve)은 상기 응축기(200)로에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창하여 저온 저압의 습포화 상태로 하여 상기 증발기(400)로 토출한다.

상기 증발기(400)(Evaporator)는 상기 팽창수단(300)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 외기와 열교환하여 증발시킨 후, 상기 압축기(100)로 토출한다. 이 때, 상기 증발기(400)는 상기 냉매가 증발됨에 따라 상기 증발기(400)를 통과하는 공기를 냉각하는 냉각원으로 작용된다. 도 6에 도시한 증발기(400)는 한 쌍의 제2헤더탱크(410), 상기 제2헤더탱크(410)에 양단이 고정되는 제2튜브(420), 상기 제2튜브(420) 사이에 개재되는 제2핀(430)을 포함하는 예를 나타내었다.

즉, 냉매는 압축기(100)-응축기(200)-팽창수단(300)-증발기(400)를 순차적으로 순환하는 것으로, 각각의 구성은 배관(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

상기 제1송풍부(510)는 공기가 상기 응축기(200)를 통과하여 가열되도록 송풍하는 수단이며, 상기 제2송풍부(520)는 공기가 상기 증발기(400)를 통과하여 냉각되도록 송풍하는 수단이다. 상기 제1송풍부(510) 및 제2송풍부(520)는 크로스 플로우 팬(Cross Flow fan) 형태일 수 있으며, 이 외에도 공기를 각각 응축기(200) 및 증발기(400)로 송풍할 수 있는 수단이라면 더욱 다양하게 변형될 수 있다.

상기 제1도어(610)는 상기 제1송풍부(510)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하여 상기 응축기(200)를 통해 가열된 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출되도록 한다. 또한, 상기 제2도어(620)는 상기 제2송풍부(520)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하여 상기 증발기(400)를 통해 냉각된 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출되도록 한다. 이 때, 상기 제1도어(610) 및 제2도어(620)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 특히, 상기 제1도어(610)는 제1회전축(611)과, 상기 제1회전축(611)으로부터 연장되는 판형태의 판부(612)를 포함하고, 상기 제2도어(620)는 제2회전축(621)과, 상기 제2회전축(621)과 중심이 연결되는 부채꼴 형태로 수직하게 연장되는 한 쌍의 지지부(622)와, 상기 한 쌍의 지지부(622) 외주연을 연결하는 폐쇄부(623)를 포함하는 형태일 수 있다. 즉, 상기 제1도어(610)는 상기 판부(612)에 의해 공기가 유동되도록 개방되어 탑승객 측으로 공급되거나 폐쇄되어 외부로 배출되며, 상기 제2도어(620)는 상기 폐쇄부(623)에 의해 공기가 유동되도록 개방되어 탑승객으로 공급되거나 폐쇄되어 외부로 배출된다.

상기 하우징(800)은 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창수단(300), 증발기(400), 제1송풍부(510), 제1도어(610), 제2송풍부(520) 및 제2도어(620)가 장착되며, 상기 제1도어(610) 및 제2도어(620)의 작동에 의해 상기 제1송풍부(510) 및 제2송풍부(520)를 통해 공급되는 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출하는 공간을 형성한다.

더욱 상세하게, 상기 하우징(800)은 제1유입부(811), 제2유입부(812)가 중공형성되고, 내부에 탑승객 측으로 공기를 가열 또는 냉각하여 공급할 수 있도록 제1유로(821) 및 제2유로(822)가 형성된다. 상기 제1유입부(811)는 상기 응축기(200)로 공기가 이송되도록 상기 하우징(800)의 일정 영역이 중공되며, 상기 제2유입부(812)는 상기 증발기(400)로 공기가 이송되도록 상기 하우징(800)의 일정 영역이 중공된다. 이 때, 상기 하우징(800)은 상기 응축기(200)와 증발기(400)의 일정 영역이 높이방향으로 상하측(높이방향으로 상측 또는 하측)에 위치하도록 형성된다. 이를 위하여, 상기 도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1유입부(811)는 상기 하우징(800)의 바닥에 형성되고, 상기 제2유입부(812)는 상기 하우징(800)의 측면(도 4 내지 도 8의 전측)에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1유로(821)는 상기 하우징(800) 내부에 형성되어 상기 응축기(200)를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되는 공간을 형성하는 부분으로, 상기 제1유로(821) 상에 상기 응축기(200), 제1송풍부(510) 및 제1도어(610)가 장착된다. 또, 상기 제2유로(822)는 상기 하우징(800) 내부에 형성되어 상기 증발기(400)를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되는 공간을 형성하는 부분으로, 상기 제2유로(822) 상에 상기 증발기(400), 제2송풍부(520) 및 제2도어(620)가 장착된다. 이 때, 상기 제1유로(821) 및 제2유로(822)는 상기 탑승객으로 공기를 토출하는 측의 일정 영역이 높이방향으로 서로 인접하게 형성되어 공기의 유동 흐름을 설계하는데 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징(800)은 탑승객으로 공급되지 않은 공기가 토출되도록 상기 제1유로(821)와 연결되는 제1토출유로(830) 및 상기 제2유로(822)와 연결되는 제2토출유로(840)가 형성된다. 상기 제1토출유로(830)는 상기 제1도어(610)에 의해 개폐가능하며 상기 제1유로(821)의 일정 영역이 중공된 제1토출공(831)으로부터 연장되어 외부로 공기를 배출하는 유로이다. 또한, 상기 제2토출유로(840)는 상기 제2도어(620)에 의해 개폐가능하며 상기 제2유로(822)의 일정 영역이 중공된 제2토출공(832)으로부터 연장되어 외부로 공기를 배출하는 유로이다. 즉, 도 11은 난방 상태를 나타낸 도면으로, 상기 도 11을 참조하면, 상기 제1도어(610)는 상기 제1유로(821)를 개방하여 탑승객으로 가열된 공기를 이송할 경우 상기 제1토출공(831)을 폐쇄하여 외부로 가열 공기를 배출하는 흐름을 폐쇄하고, 이 때, 상기 제2도어(620)는 상기 제2유로(822)를 폐쇄하여 탑승객으로 냉각된 공기가 이송되지 못하도록 하며, 상기 제2토출공(832)을 개방하여 외부로 냉각 공기를 배출한다. 상기 도 11에서, 탑승객으로 공급되는 가열된 공기의 흐름을 빈 화살표로, 외부로 배출되는 냉각된 공기의 흐름을 까만 화살표로 나타내었으며, 도 11 (a)은 상기 제1유로(821), 제2유로(822) 및 제1토출유로(830)가 형성된 도 5의 AA' 방향 단면도를 이용하여 공기 흐름을, 도 11 (b)는 상기 제2유로(822) 및 제2토출유로(840)가 형성된 도 5의 BB' 방향 단면도를 이용하여 공기 흐름을 표시하였다. 반대로, 도 12는 냉방 상태를 나타낸 도면으로, 상기 도 12를 참조하면, 상기 제2도어(620) 상기 제2유로(822)를 개방하여 탑승객으로 가열된 공기를 이송할 경우 상기 제2토출공(832)을 폐쇄하여 외부로 냉각 공기를 배출하는 흐름을 폐쇄하고, 이 때, 상기 제1도어(610)는 상기 제1유로(821)를 폐쇄하여 탑승객으로 냉각된 공기가 이송되지 못하도록 하며, 상기 제1토출공(831)을 개방하여 외부로 가열 공기를 배출한다.

한편, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 하우징(800)이 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창수단(300), 증발기(400), 제1송풍부(510), 제1도어(610), 제2송풍부(520) 및 제2도어(620)의 길이방향으로 양측에서 결합되는 제1하우징(800a) 및 제2하우징(800b)을 포함하는 형태일 수 있으며, 상기 압축기(100)는 장착이 용이하고 소음이 발생될 수 있는 바, 별도의 커버(800c)에 의해 개폐가능하게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 응축기(200) 및 증발기(400)가 수평하게 장착되며, 상기 응축기(200)의 일측 제1헤더탱크(210)와 상기 증발기(400)의 타측 제2헤더탱크(410)가 서로 높이방향으로 상측 또는 하측에 위치하는 것이 바람직하다, 이는 상기 응축기(200)의 제1헤더탱크(210) 한 쌍이 이격되는 방향과 상기 증발기(400)의 제2헤더탱크(420) 한 쌍이 이격되는 방향이 동일하게 형성되는 것을 의미하며, 서로 인접하게 위치되는 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(410)가 높이방향으로 상측 또는 하측에 위치된다. 이는 상기 응축기(200)의 제1튜브(220) 및 제1핀(230) 형성영역과, 상기 증발기의 제2튜브(420) 및 제2핀(430) 형성영역은 외부를 유동하는 공기와 내부 냉매가 열교환하는 영역으로, 상기 응축기(200)와 증발기(400)의 일정 영역이 높이방향으로 상측 또는 하측에 위치하여 소형화가 가능하도록 하면서도, 각각의 열교환 영역을 충분히 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

또, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 증발기(400)의 표면 및 압축기(100)가 구비되는 공간에 응축수가 형성될 수 있는데, 이는 각 구성의 작동 성능을 저하할뿐만 아니라, 불쾌한 냄새를 유발할 수 있어 탑승객의 쾌적성을 저하하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 응축수가 배출되도록 상기 증발기(400) 및 압축기(100)가 구비되는 하측 공간에 응축수가 유동되는 배수유로(851) 및 상기 배수유로(851)의 일측에 형성되어 응축수가 배출되는 배수부(852)가 형성된다. 즉, 상기 배수유로(851)는 응축수가 배출될 수 있는 영역인 증발기(400) 및 압축기(100)가 장착되는 영역의 하측에 응축수가 유동되는 공간을 형성하며, 상기 배수부(852)에 의해 배수유로(851)로 유입된 응축수가 배출된다. 이 때, 본 발명에서, 상기 배수유로(851)가 형성되는 증발기(400)의 하측 영역이란, 상기 응축기(200)와 높이방향으로 중첩되는 영역을 제외한 것으로 정의한다.

또한, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 하우징(800)에 제1경사부(861) 및 제2경사부(862)가 형성될 수 있다. 상기 제1경사부(861)는 상기 증발기(400)와 배수유로(851) 사이를 차단하며 양측벽에서 하측방향으로 경사지게 형성되어 응축수를 상기 배수유로(851)로 안내하며, 하측 일정 영역이 서로 중첩되어 배수유로(851)의 응축수가 상기 증발기(400)로 튀는 현상을 방지할 수 있다. 도 8에서, 응축수의 배출 흐름을 실선 화살표로 기재하였다.

아울러, 상기 압축기(100)가 구비되는 영역은 상기 배수유로(851)와 구획되도록 구획부(871)가 형성되고, 상기 구획부(871)의 일정 영역이 중공되는 중공부(872)가 형성되어 압축기(100)를 안정적으로 장착할 수 있으며, 응축수의 배출이 용이하도록 할 수 있다.

또, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 증발기(400)가 상기 응축기(200)보다 높이방향으로 상측에 위치하며, 상기 제1경사부(861) 및 제2경사부(862)가 상기 증발기(400)의 하부 및 상기 응축기(200)의 측면에 위치하여 상기 증발기(400) 표면에 발생한 응축수의 포집이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 하우징(800)은 상기 제1송풍부(510)가 상기 응축기(200)의 상부 및 상기 증발기(400)의 측면에 위치하여 전체 크기를 소형화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징(800)은 내부에 상기 팽창수단(300)이 내장될 수 있다. 상술한 바와 같이, 냉매는 압축기(100)-응축기(200)-팽창수단(300)-증발기(400)를 순차적으로 순환하므로, 상기 응축기(200)와 증발기(400) 사이를 구획하는 하우징(800) 영역에 상기 팽창수단(300)이 내장되며, 상기 팽창수단(300)이 형성된 영역에 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 이동되는 배관 및 상기 증발기(400)로 냉매가 공급되는 배관이 연결될 수 있다. 특히, 상기 팽창수단(300)은 상기 하우징(800)에 냉매가 통과하는 공간이 형성되는 부분으로서, 그 내부 공간이 줄어들었다가 증가되는 오리피스 형태일 수 있다.(도 8 참조) 이를 통해, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 팽창수단(300)을 별도로 구비하고, 조립할 필요가 없어 부품의 수를 줄이고 조립에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 상기 제1도어(610) 및 제2도어(620)를 작동하는 구동수단(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 구동수단(700)은 상기 제1도어(610)를 개방하고 상기 제2도어(620)를 폐쇄하거나, 상기 제1도어(610)를 폐쇄하고 상기 제2도어(620)를 개방하는 수단이다. 즉, 상기 구동수단(700)은 상기 제1도어(610) 및 제2도어(620)가 함께 연동되도록 하는 것으로, 상기 제1도어(610)를 개방할 경우 상기 제2도어(620)를 폐쇄하도록 제어하고, 상기 제1도어(610)를 폐쇄할 경우 상기 제2도어(620)를 개방한다. 구체적인 일 예로서, 상기 구동수단(700)은 상기 제1도어(610)와 제2도어(620)를 연결하는 링크부재(710) 및 상기 링크부재(710)를 작동시키는 액추에이터(720)를 포함할 수 있다. 상기 링크부재(710)는 상기 제1도어(610)의 제1회전축(611)과 결합되는 제1도어레버(711), 제2도어(620)의 제2회전축(621)과 결합되는 제2도어레버(712), 상기 제1도어레버(711)와 제2도어레버(712)를 연결하는 연결링크(713)를 포함하여, 상기 액추에이터(720)의 작동에 의해 제1도어레버(711) 및 이와 연결된 제1회전축(611)이 회전되어 상기 제1도어(610)를 개방할 경우 연결링크(713)를 통해 연결된 제2도어(620)래버 및 이와 연결된 제2회전축(621)도 함께 회전되어 상기 제2도어(620)를 폐쇄한다. 또한, 상기 액추에이터(720)의 작동에 의해 1도어레버 및 이와 연결된 제1회전축(611)이 회전되어 상기 제1도어(610)를 폐쇄할 경우 연결링크(713)를 통해 연결된 제2도어(620)래버 및 이와 연결된 제2회전축(621)도 함께 회전되어 상기 제2도어(620)를 개방한다. 이를 통해, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 액추에이터(720)의 작동에 의해 제1도어(610) 및 제2도어(620)를 함께 구동제어할 수 있어 작동이 용이한 장점이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 하나의 단위로서, 냉방 및 난방이 동시에 가능한 것으로서, 차량 실내를 냉방 또는 난방하는 장치로 이용될 수 있고, 탑승객이 차량으로부터 탈착 및 장착가능하여 차량 외부에서 온도 조절이 필요한 경우, 차량으로부터 탈착하여 차량 외부에서 이용할 수도 있다. 이 때, 본 발명에서, 상술한 "탑승객 측"으로의 의미는 차량 외부에서 이용할 경우 냉난방 모듈(1000)을 이용하는 "사용자 측"으로 해석될 수 있으며, 그 방향은 상기 제1유로(821) 및 제2유로(822)를 통해 공기가 토출되는 측이다. 외부 활동 시, 차량 외부에서 공조가 필요한 경우, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 차량의 배터리 또는 외부 전원을 이용하여 작동될 수 있다. 또한, 상기 냉난방 모듈(1000)(은 차량 실내에서 탈착이 가능한 다양한 위치에 장착될 수 있으며, 그 예로서, 글로브박스(Glove box), 콘솔박스(Console box), 뒷좌석과 뒷유리 사이의 공간, 및 차량 바닥부분 등을 예로 들 수 있으며, 이에 한정되지 않고 본 발명의 냉난방 모듈(1000)이 장착될 수 있는 공간을 형성할 수 있다면 더욱 다양한 위치에 장착될 수 있다. 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 차량의 메인제어시스템에 의해 제어될 수도 있고, 또, 이와는 독립적으로 제어될 수 있다. 즉, 본 발명의 냉난방 모듈(1000)은 차량 실내 공조를 담당하는 경우 및 차량 외부에서 이용하는 경우 모두 차량 실내 공조를 제어하는 메인제어시스템과는 개별적으로 작동 가능하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 냉난방 모듈
100 : 압축기
200 : 응축기 210 : 제1헤더탱크
220 : 제1튜브 230 : 제1핀
240 : 기액분리기 241 : 몸체
242 : 냉매충진포트
300 : 팽창수단
400 : 증발기 410 : 제2헤더탱크
420 : 제2튜브 430 : 제2핀
510 : 제1송풍부
520 : 제2송풍부
610 : 제1도어 611 : 제1회전축
612 : 판부
620 : 제2도어 621 : 제2회전축
622 : 지지부 623 : 폐쇄부
700 : 구동수단
710 : 링크부재 711 : 제1도어레버
712 : 제2도어레버 713 : 연결링크
720 : 액추에이터
800 : 하우징
811 : 제1유입부 812 : 제2유입부
821 : 제1유로 822 : 제2유로
830 : 제1토출유로 831 : 제1토출공
840 : 제2토출유로 841 : 제2토출공
851 : 배수유로 852 : 배수부
861 : 제1경사부 862 : 제2경사부
871 : 구획부 821 : 중공부
800a : 제1하우징
800b : 제2하우징
800c : 커버

Claims

냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100);
상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200);
상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창수단(300);
상기 팽창수단(300)을 통해 공급된 냉매를 증발시키며, 일정 영역이 상기 응축기(200)와 높이방향으로 상측 또는 하측에 위치하는 증발기(400); 및
하우징(800)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제1항에 있어서,
상기 냉난방 모듈(1000)은,
공기가 상기 응축기(200)를 통과하여 가열되도록 송풍하는 제1송풍부(510);
상기 제1송풍부(510)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제1도어(610);
공기가 상기 증발기(400)를 통과하여 냉각되도록 송풍하는 제2송풍부(520); 및
상기 제2송풍부(520)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 조절하는 제2도어(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제2항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 제1도어(610) 및 제2도어(620)의 작동에 의해 상기 제1송풍부(510) 및 제2송풍부(520)를 통해 공급되는 공기를 탑승객 측으로 이송하거나 토출하는 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제3항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 응축기(200)로 공기가 이송되도록 하측 일정 영역이 중공되는 제1유입부(811)와 상기 증발기(400)로 공기가 이송되도록 측면 일정 영역이 중공되는 제2유입부(812)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제4항에 있어서,
상기 응축기(200)를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되며 내부에 제1송풍부(510) 및 제1도어(610)가 장착되는 제1유로(821) 및
상기 증발기(400)를 통과한 공기가 탑승객 측으로 이송되며 내부에 제2송풍부(520) 및 제2도어(620)가 장착되는 제2유로(822)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제5항에 있어서,
상기 하우징(800)은,
상기 제1도어(610)에 의해 개폐가능하며 상기 제1유로(821)의 일정 영역이 중공된 제1토출공(831)으로부터 연장되어 탑승객으로 공급되지 않은 공기가 토출되는 제1토출유로(830) 및
상기 제2도어(620)에 의해 개폐가능하며 상기 제2유로(822)의 일정 영역이 중공된 제2토출공(832)으로부터 연장되어 탑승객으로 공급되지 않은 공기가 토출되는 제2토출유로(840)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제3항에 있어서,
상기 냉난방 모듈(1000)은 상기 응축기(200) 및 증발기(400)가 수평하게 장착되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제7항에 있어서,
상기 냉난방 모듈(1000)은,
상기 응축기(200)가 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제1헤더탱크(210), 상기 제1헤더탱크(210)에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 제1튜브(220), 상기 제1튜브(220) 사이에 개재되는 제1핀(230)을 포함하고,
상기 증발기(400)가 한 쌍의 제2헤더탱크(410), 상기 제2헤더탱크(410)에 양단이 고정되는 제2튜브(420), 상기 제2튜브(420) 사이에 개재되는 제2핀(430)을 포함하며,
상기 응축기(200)의 일측 제1헤더탱크(210)와 상기 증발기(400)의 타측 제2헤더탱크(410)가 서로 높이방향으로 상측 또는 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제3항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 증발기(400) 및 압축기(100)가 구비되는 하측 공간에 응축수가 유동되는 배수유로(851) 및 상기 배수유로(851)의 일측에 형성되어 응축수가 배출되는 배수부(852)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제9항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 증발기(400)와 배수유로(851) 사이를 차단하며 양측벽에서 하측방향으로 경사지게 연장되며 하측 일정 영역이 서로 중첩되는 제1경사부(861) 및 제2경사부(862)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제9항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 배수유로(851)와 압축기(100)가 장착되는 공간을 구획하는 구획부(871)와, 상기 구획부(871)의 일정 영역이 중공되는 중공부(872)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제9항에 있어서,
상기 하우징(800)은,
상기 증발기(400)가 상기 응축기(200)보다 높이방향으로 상측에 위치하며,
상기 제1경사부(861) 및 제2경사부(862)가 상기 증발기(400)의 하부 및 상기 응축기(200)의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제12항에 있어서,
상기 하우징(800)은 상기 제1송풍부(510)가 상기 응축기(200)의 상부 및 상기 증발기(400)의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제3항에 있어서,
상기 냉난방 모듈(1000)은 상기 팽창수단(300)이 냉매가 통과되는 공간이 줄어들었다가 증가되는 오리피스 형태로, 상기 하우징(800)에 내장되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1송풍부(510) 및 제2송풍부(520)는 크로스 플로우 팬(Cross Flow fan)인 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.
제6항에 있어서,
상기 냉난방 모듈(1000)은,
난방 시, 상기 제1도어(610)가 상기 제1토출공(831)을 폐쇄하고 상기 제1유로(821)를 개방하며, 상기 제2도어(620)가 상기 제2유로(822)를 폐쇄하고 상기 제2토출공(832)을 개방하여, 상기 응축기(200)를 통과하여 가열된 공기가 상기 제1유로(821)를 통해 탑승객 측으로 이송되고 상기 증발기(400)를 통과하여 냉각된 공기가 상기 제2토출공(832) 제2토출유로(840)를 통해 배출되며,
냉방 시, 상기 제2도어(620)가 제2토출공(832)을 폐쇄하고 상기 제2유로(822)를 개방하며, 상기 제1도어(610)가 상기 제2유로(822)를 폐쇄하고 상기 제1토출공(831)을 개방하여, 상기 증발기(400)를 통과하여 냉각된 공기가 상기 제2유로(822)를 통해 탑승객 측으로 이송되고 상기 응축기(200)를 통과하여 가열된 공기가 상기 제1토출공(831) 및 상기 제1토출유로(830)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉난방 모듈.