KR20170118998A

KR20170118998A - 차량용 루프형 공조장치

Info

Publication number: KR20170118998A
Application number: KR1020160045934A
Authority: KR
Inventors: 우상구; 원종보; 이동규; 안용남; 박태용; 이세민
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-10-26
Also published as: KR102456836B1

Abstract

본 발명은 차량(V)의 루프(L)에 설치시 차량(V)의 전체 높이를 증가시키지 않는 동시에 차량(V) 내부 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있도록 하며, 냉각 공조 모드 구현을 위한 열교환 성능을 높이고 차량(V) 내부로 토출되는 공기를 입체화시킴으로써, 탑승자의 쾌적성을 극대화시킬 수 있도록 한 차량용 루프형 공조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일측으로 공기를 강제 흡입하여 송풍시키는 송풍유닛(100)과, 상기 송풍유닛(100)에 의해 송풍되는 공기를 통과시켜 열교환시키는 열교환기(200) 및 상기 열교환기(200)에 의해 열교환된 공기를 차량(V) 내부로 토출시키는 토출덕트(300)를 포함하고, 상기 열교환기(200)는, 플레이트 타입으로 형성되어 상기 루프(L)에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 루프형 공조장치{ROOF TYPE AIR CONDITIONING APPARETUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 루프에 설치되어 공조 기능을 수행하는 차량용 루프형 공조장치에 관한 것이다.

차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드에 끼게되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전후방 시야가 확보될 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각시켜 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기하게 된다.

그런데, 일반적인 차량용 공조장치는 프론트 공조장치로써 냉방 또는 난방용 공기가 차량 실내 전방의 인스트루먼트 패널(Instrument Pannel)에 형성된 토출구로부터 토출되도록 구성되어 있으므로, 실내 공간이 넓은 차량, 예컨대 고급 승용차나 또는 SUV 차량과 같이 실내 공간이 넓은 차량의 경우에는 뒷좌석까지 냉방 또는 난방 효과가 충분하게 미치지 못하게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 실내 공간이 넣은 차량의 경우에는 뒷 자석에 대한 냉, 난방 성능을 보조하기 위하여 후석 공조장치나, 차량의 루프에 설치되어 탑승자의 머리 위로 공조 공기를 토출시키도록 하는 루프형 공조장치를 별도로 설치하고 있다.

도 1은 차량용 루프형 공조장치에 관한 종래 기술의 일예를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 루프형 공조장치의 작동을 나타낸다.

종래의 루프형 공조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 루프에 설치되는 케이스(2)의 내부의 일측 공간에 복수의 공기통로를 마련하여, 각각의 공기통로상에 응축기(4)와, 증발기(6) 및 복수의 크로스 플로우 팬(5a, 3b)이 구비되어지고, 케이스(2) 내에서 별도로 분리된 공간에는 응축기(4)와 증발기(6)로 냉매를 순환시키기 위한 냉매순환수단(7)이 구비되어 구성된다.

이 중 하나의 공기통로에는 크로스 플로우 팬(5a)의 강제 송풍 작용에 의해 차량의 외부로부터 일측으로 유입되는 공기를 응축기(4)에 통과시킨 후 차량의 외부로 배출시키도록 구성된다.

그리고, 다른 하나의 공기통로는 크로스 플로우 팬(5b)의 강제 송풍에 의해 차량의 내부로부터 일측으로 유입되는 공기를 증발기(6)에 통과시켜 냉각시킨 후 차량의 루프를 통해 탑승자에게 토출하여 냉방 공조기능을 수행하도록 구성된다.

도 1에 표시된 도면부호 2a는 외부 공기를 공조장치 내부로 유입시키는 유입구(2a), 도면부호 3a는 응축기를 통과한 공기를 외부로 배출시키는 배출구(3a), 도면부호 3b는 증발기를 통과한 냉각 공기를 차량 내부로 토출시키는 토출구(3b)를 각각 나타낸다.

상기한 종래의 루프형 공조장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 외부로부터 유입시키는 공기를 어느 하나의 크로스 플로우 팬(5a)을 통해 응축기(4)를 통과시켜 냉매와 열교환시켜 냉매를 응축시키는 작용을 하고, 다른 하나의 크로스 플로우팬(5b)은 차량 실내의 공기를 증발기(6)에 통과시켜 냉각시킨 후 차량 내부로 냉각 공기를 토출시켜 냉방을 수행한다.

이러한 루프형 공조장치는 차량의 루프에 설치됨으로 인해 그 크기가 증가될 경우에는 차량의 실내 및 실외 외관에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 차량의 주행 성능에도 영향을 미칠 수 있다.

상기한 종래의 루프형 공조장치의 경우, 크로스 플로우 타입의 팬(5a, 5b)이 적용되어 상하측을 향하는 방향의 길이가 증가되어 차량의 루프의 내부에는 장착하기가 어려우며, 루프의 외부에 설치를 하더라도 차량의 높이를 실질적으로 증가시키게 되므로, 대형 버스를 제외한 승용 및 승합 차량에는 그 적용이 매우 힘든 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기한 종래의 루프형 공조장치는 응축기(4)와 증발기(6)의 상하 높이를 줄이기 위해 루프로부터 비스듬하게 배치하였으나, 이것 만으로는 상하측 방향의 길이를 줄이기에는 큰 한계가 있다.

일본공개특허 특개1996-216671호(공개일자: 1996. 08. 27) 한국공개특허 제2015-0099912호(공개일자: 2015. 09. 02)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 루프로부터 탑승자를 향해 냉각 공기를 토출시켜 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있도록 하고, 차량의 루프에 설치되는 공조장치의 상하측 높이를 최대한 줄임으로써, 승용 및 승합 차량의 루프 내부에 설치시 차량의 전체 높이를 증가시키지 않는 동시에 차량 내부 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있도록 하며, 냉각 공조모드 구현을 위한 열교환기 성능을 보다 극대화시킨 특징이 있는 차량용 루프형 공조장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 차량의 루프에 설치되어 공조기능을 하는 차량용 루프 공조장치에 있어서, 일측으로 공기를 강제 흡입하여 송풍시키는 송풍유닛과, 상기 송풍유닛에 의해 송풍되는 공기를 통과시켜 열교환시키는 열교환기 및 상기 열교환기에 의해 열교환된 공기를 차량 내부로 토출시키는 토출덕트를 포함하고, 상기 열교환기는, 플레이트 타입으로 형성되어 상기 루프에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프 공조장치가 제공된다.

상기 송풍유닛은 차량의 수직 방향의 축을 중심으로 회전하는 팬 및 상기 팬에 의해 흡입되는 공기를 수평 방향의 일측으로 송풍시키는 토출구가 구비되는 것일 수 있다.

상기 송풍유닛은 시로코 팬(Siroco)으로 구성될 수 있다.

상기 송풍유닛은 상기 열교환기의 좌우 양측에 2개가 쌍을 이루도록 구비되고, 서로를 향하는 중앙으로 각각 송풍되는 공기를 상기 열교환기로 유입시키는 송풍덕트가 구비될 수 있다.

상기 열교환기는 상기 송풍유닛으로부터 유입되는 공기의 일부를 증발기 냉매유로를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 증발기 및 상기 송풍유닛으로부터 유입되는 공기의 일부를 응축기 냉매유로를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 응축기로 이루어질 수 있다.

상기 토출덕트는 입구측이 상기 증발기의 출구측에 연결되어 상기 증발기로부터 유입되는 공기를 차량의 좌우 방향으로 분기시키도록 형성되고, 좌우 양측의 하부면에는 좌우로 분기된 공기를 차량 내부로 토출시키는 샤워덕트 홀이 형성될 수 있다.

상기 응축기는 상기 증발기의 좌우 양측에 각각 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 차량의 루프에 설치되는 공조장치를 박판형 플레이트 타입으로 구성하여, 차량의 루프에 설치시 차량 내부 공간에 제약을 주지 않는 동시에 차량의 높이가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 승용 및 소형 승합차에 적용이 용이하며, 슬림한 박판형 구조와 간단한 구조를 적용하여 조립이 간단하고 경량화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 열교환기를 통과하여 냉매와 열교환되는 공기의 통과 방향을 고려하여 증발기와 응축기로 순환하는 냉매가 순환하는 방향을 적용하고, 열교환 성능 향상을 위한 증발기와 응축기의 냉매간의 열교환과, 열교환 방지 구조 각각 적용함으로써, 공조 성능을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 차량용 루프형 공조장치에 관한 종래 기술을 나타낸 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 루프형 공조장치의 작동을 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 루프형 공조장치가 차량에 설치된 모습을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 송풍유닛을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 저면도,
도 8은 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 열교환기를 나타낸 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 열교환기의 베이스 플레이트를 나타낸 평면도,
도 10는 도 8에 도시된 열교환기의 커버 플레이트 패널을 나타낸 평면도,
도 11은 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 열교환기의 다른 일실시예를 나타낸 평면도,
도 12는 도 11에 도시된 열교환기를 화살표 방향에서 본 측면도,
도 13은 본 발명의 루프형 공조장치의 작동을 나타낸 사시도이고,
도 14는 본 발명의 루프형 공조장치가 차량의 루프 설치된 상태에서 작동되는 형상을 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명에 따른 루프형 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 루프형 공조장치가 차량(V)에 설치된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 송풍유닛을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 평면도이며, 도 7은 본 발명의 루프형 공조장치의 구성을 나타낸 저면도이다.

참고로, 이하의 설명에서 지칭하는 전후, 좌우 및 상하 방향은 각각 차량(V)의 방향을 기준으로 한 방향이다.

본 발명의 루프형 공조장치(10)에 따르면, 차량(V)의 루프(L)에 설치되어 공조 기능을 하는 차량용 루프형 공조장치에 있어서, 일측으로 공기를 강제 흡입하여 송풍시키는 송풍유닛(100)과, 상기 송풍유닛(100)에 의해 송풍되는 공기를 통과시켜 냉매와 열교환시키는 열교환기(200) 및 상기 열교환기(200)에 의해 냉각된 공기를 차량(V) 내부로 토출시키는 토출덕트(300)를 포함한다.

상기한 열교환기(200)는 플레이트 타입 또는 박판형으로 형성되어 차량(V)의 루프(L)의 내측에 수평하게 설치되되, 차량(V)의 내부에서는 보이지 않도록 루프(L)의 내측에 매설되거나, 별도의 케이스 내에 설치되어 루프(L)의 내측에 매설되는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 송풍유닛(100)과 열교환기(200) 및 토출덕트(300)는 차량(V)의 전방에서 후방을 향해 연속하도록 결합되며, 내부가 서로 연통되어 공기가 통과할 수 있는 공기통로가 형성된다.

상기한 송풍유닛(100)과 열교환기(200) 및 토출덕트(300)는 좌우 방향으로 약 800mm 내외의 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 송풍유닛(100)과 토출덕트(300)를 상기 열교환기(200)와 같이 플레이트 타입 또는 박판형으로 형성하고, 각각의 높이는 약 20mm 내외로 일정한 높이를 갖도록 형성히는 것이 바람직하다.

송풍유닛(100)은 차량(V)의 내부 공기를 흡입하여 수평 방항에 위치되는 열교환기(200)를 향해 강제 송풍시킨다. 이를 위해 송풍유닛(100)이 위치되는 루프(L)의 하측면에는 차량(V) 내부와 연통되어 차량(V) 내부의 공기를 유입시키는 유입구(130: 도 14를 참고)가 형성될 수 있다. 여기서, 차량(V)의 루프(L) 내측에 유입구(130)가 형성되는 경우에는 차량(V)의 내부 공기를 이용하여 공조기능을 하는 이른바 내기순환모드로 작동될 수 있는 경우이다. 따라서, 본 발명에 따르면 송풍유닛(100)에 의해 공조장치(10)로 공기를 유입시키는 유입구(130)는 차량(V)의 외부 즉, 루프(L)의 외부에 형성될 수도 있으며, 이 경우 외기순환모드로 작동될 수 있다.

그리고, 송풍유닛(100)은 전체 형상이 플레이트 형상으로 이루어져 루프(L) 하측의 차량(V) 내부로부터 공기를 흡입하여 열교환기(200)를 향해 수평 방향으로 공기를 송풍할 수 있는 시로코 팬(Sirocco Fan)으로 구성된다.

시로코 팬으로 구성되는 송풍유닛(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 공기 유동 통로가 형성되는 케이스(101)의 일측에 공기를 수직 방향의 상부로 빨아들이기 위한 팬(110)을 구비하고, 팬(110)을 통해 송풍되는 공기가 열교환기(200)로 유입될 수 있도록 토출시키는 토출구(105)를 포함한다. 상기한 팬(110)은 차량(V)에 대해 수직하는 축을 중심으로 회전하여 공기를 송풍시킨다.

또한, 송풍유닛(100)은 열교환기(200)의 공기 통과 방향을 기준으로 한 좌우의 양측에 2개가 쌍을 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 2개의 송풍유닛(100a, 100b)에는 2개의 시로코팬이 각각 구비된다.

이와 같이, 쌍을 이루는 2개의 송풍유닛(100a, 100b)은 각각의 토출구(105)가 서로 마주하는 중앙을 향하도록 배치되어, 각각의 송풍유닛(100)을 통해 송풍되는 공기가 열교환기(200)의 입구측으로 송풍되도록 하고, 각각의 토출구(105)에는 송풍유닛(100)을 통해 송풍되는 공기를 열교환기(200)로 유입시키도록 유도하는 송풍덕트(120)가 연결된다. 이러한 송풍덕트(120)는 2개가 쌍을 이루는 형태로 구성되어 2개의 송풍유닛(100a, 100b)으로부터 각각 열교환기(200) 입구측으로 송풍되는 공기를 차량(V)의 후방으로 절곡시켜 열교환기(200)로 유도하는 형상으로 구성된다. 이때, 2개의 송풍덕트(120)는 열교환기(200)를 좌우로 2등분한 영역으로 각각 송풍 공기를 개별적으로 유입시키도록 구성될 수 있다.

열교환기(200)는 입구측이 송풍유닛(100)의 송풍덕트(120)의 출구측에 연결되어 공기를 유입하여 내부를 통과한 공기를 출구측으로 배출시키도록 구성된다. 구체적으로, 열교환기(200)는 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 유입하여 증발기 냉매유로(410)를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 증발기(210)와, 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 응축기 냉매유로(412)를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 응축기(212)로 구성될 수 있다. 이러한 증발기(210)와 응축기(212)는 내부가 서로 분할된 상태로 일체로 형성될 수 있다.

그리고, 열교환기(200)는 중앙에 증발기(210)가 위치되고, 증발기(210)의 좌우 양측으로 2개의 응축기(212)가 각각 배치될 수 있다. 즉, 증발기(210)의 좌우 어느 일측부에는 제1응축기(212a)가 위치되고, 제1응축기(212a)의 반대쪽의 일측부에는 제2응축기(212b)가 각각 위치된다. 상기와 같이 2개의 송풍유닛(100)과 2개의 송풍덕트(120)가 구비되는 경우에는 어느 하나의 송풍덕트(120)로 유입되는 공기는 제1응축기(212a)와 증발기(210) 일측의 1/2 영역으로 각각 공기가 유입되고, 다른 하나의 송풍덕트(120)로 유입되는 공기는 제2응축기(212b)와 증발기(210)의 나머지 일측의 1/2 영역으로 각각 유입되게 된다. 그리고, 증발기(210)를 통과하는 공기는 증발기(210) 내부를 순환하는 냉매와 열교환되어 온도가 냉각된 뒤 토출덕트(300)로 유입된다. 상기한 제1응축기(212a)와 제2응축기(212b)는 각각 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 응축기(212) 내부에 순환되는 냉매와 열교환시키는 작용을 한다.

토출덕트(300)는 입구측이 열교환기(200)의 출구측에 연결되어 열교환기(200)에 의해 열교환된 공기를 유입하여 차량(V) 내부로 토출시키도록 구성된다. 즉, 토출덕트(300)는 입구측이 증발기(210)의 출구측에 연결되어 증발기(210)로부터 유입되는 냉각 공기를 차량(V)의 좌우 방향으로 분기시키도록 형성되고, 좌우 양측의 하부면에는 차량(V) 내부와 연통되는 샤워덕트 홀(310a, 310b)이 형성되어 차량(V)의 좌우 방향으로 분기된 냉각 공기를 하부로 토출하여 차량(V) 내부의 탑승자에게 공급한다. 샤워덕트 홀(310a, 310)은 탑승자의 머리 쪽 방향으로 냉각 공기를 분사시키는 다수의 미세 홀로 구성하여, 단일의 넓은 홀 형상으로 제작될 경우 탑승자에게 강한 바람이 가해져 불쾌감을 주는 것을 방지하도록 구성된다.

본 발명의 루프형 공조장치(10)는 상기한 열교환기(200)에서 증발기(210)를 통과한 공기를 차량(V) 내부로 토출시켜 냉방의 기능을 한다. 이때, 증발기(210)와 함께 구성되는 응축기(212)는 내부에 순환되는 냉매와 공기를 서로 열교환 시켜 공조장치(10)에 순환되는 냉매를 응축시키는 작용을 한다. 그리고, 응축기(212)의 출구측의 끝단에는 배출덕트(220)가 형성되어, 응축기(212)를 통과하면서 열교환되어 온도가 상승된 공기는 차량(V)의 외부로 배출하여 버리도록 구성된다. 즉, 열교환기(200)의 증발기(210)를 통과한 공기는 토출덕트(300)로 유입되고, 열교환기(200)의 응축기(212)를 통과한 공기는 배출덕트(220)로 유입되도록 경로가 구분된다.

또한, 토출덕트(300)에는 증발기(210)로부터 공기가 유입되는 입구측의 중앙에 회전 가능하게 설치되어 증발기(210)로부터 유입되어 좌우 양측으로 분기되어지는 공기의 유량을 조절하는 유량조절도어(320)가 구비될 수 있다. 유량조절도어(320)는 토출덕트(300)의 입구측의 반대면에 회전축(325)으로 결합되어 입구측을 향하는 타측의 단부가 좌우로 소정 간격 회전을 하여 유량을 분기시킬 수 있도록 하는 피봇 타입의 도어로 구성될 수 있다. 상기한 유량조절도어(320)를 통해 토출덕트(300)의 좌우로 분기되는 냉각 공기 유량을 조절함으로써, 탑승자가 원하는 공기 토출 모드를 결정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 열교환기의 베이스 플레이트를 나타낸 평면도이고, 도 10는 도 8에 도시된 열교환기의 커버 플레이트 패널을 나타낸 평면도이고, 도 11은 본 발명의 루프형 공조장치에 적용되는 열교환기의 다른 일실시예를 나타낸 평면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 열교환기를 화살표 방향에서 본 측면도이다.

상기한 열교환기(200)는 내부에 냉매유로(400) 즉, 증발기 냉매유로(410)와, 응축기 냉매유로(412)가 각각 형성되는 베이스 플레이트(230)와, 베이스 플레이트(230)의 일측면을 덮어 상기 냉매유로(400)를 밀폐시키고 공기와의 접촉면을 형성하는 커버 플레이트 패널(240)로 이루어진다. 이때, 커버 플레이트 패널(240)은 베이스 플레이트(230)의 반대쪽에 형성되는 면으로 공기를 통과시키도록 구성된다. 그리고, 이 면으로 통과하는 공기와의 접촉 면적을 증가시키기 위한 복수의 열교환 핀(242)이 형성된다.

구체적으로, 베이스 플레이트(230)는 열교환기(200)의 외부로부터 증발기(210)와 응축기(212)에 각각 냉매를 유입시켜 순환되도록 하는 냉매유로(400)가 구비된다. 냉매유로(400)는 증발기(210) 내에 위치되는 증발기 냉매유로(410)와 응축기(212) 내에 위치되는 응축기 냉매유로(412)로 구성되며, 증발기 냉매유로(410)와 응축기 냉매유로(412)에는 냉매의 순환을 위해 냉매를 내부로 유입하는 유입구(430a, 432a)와, 냉매를 외부로 배출하는 배출구(430b, 432b)가 구비된다. 그리고, 증발기 냉매유로(410)와 응축기 냉매유로(412)에 각각 형성되는 유입구(430a, 432a) 및 배출구(430b, 432b)는 열교환기(200)의 외부에 설치되는 냉매순환파이프(500)와 각각 연결된다.

또한, 냉매순환파이프(500) 상의 일측에는 증발기(210)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 팽창수단(520)과, 응축기(212)로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축수단(510)이 구비된다. 따라서, 상기한 압축수단(510)에 의해 압축된 냉매는 냉매순환파이프(500)와 냉매유로(400)를 통해 응축기(212)와, 팽창수단(520)과, 증발기(210)를 순차로 순환하는 공조냉매 사이클을 이루어 공조장치의 기능이 구현되도록 한다. 본 발명에 따르면 이러한 냉매의 압축수단(510)은 소형의 전동식 압축기로 구성하여 차량(V)의 엔진 시동이 꺼진 상태에서도 냉방 공조기능이 구현될 수 있도록 구성된다.

상기한 냉매유로(400)는 베이스 플레이트(230)의 일측면에 반원 형상의 슬롯으로 형성될 수 있다. 이때, 냉매유로(400)가 형성된 베이스 플레이트(230)의 일측면으로 밀착 및 결합되는 커버 플레이트 패널(240)에 의해 베이스 플레이트(230)에 형성된 슬롯을 막아 외부로부터 냉매유로(400)가 밀폐되는 구조를 형성한다. 그리고, 커버 플레이트 패널(240)는 베이스 플레이트(230)와의 밀착에 의해 냉매유로(400)를 밀폐시키게 되고, 베이스 플레이트(230)의 반대쪽에 형성되는 면에는 열교환기(200)로 유입되는 공기가 통과되도록 구성된다. 그리고, 공기가 통과하는 커버 플레이트 패널(240)의 일측의 면에는 복수의 열교환 핀(242)이 형성되어 공기와의 열교환을 위한 접촉 면적을 증가시키도록 구성된다.

상기한 증발기 냉매유로(410)와 응축기 냉매유로(412)에는 각각 다른 상태의 냉매가 공급된다. 즉, 증발기 냉매유로(410)에는 저온의 냉매가 유입되고, 응축기 냉매유로(412)에는 고온의 냉매가 유입된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기한 열교환기(200)는 증발기 냉매유로(410)의 입구측과, 응축기 냉매유로(412)의 출구측을 서로 인접하는 이중관의 형태로 배치하여 두 냉매의 열교환이 이루어질 수 있도록 함으로써, 공조장치의 열교환 성능을 향상시키도록 있도록 하는 냉매 열교환부(600)가 형성될 수 있다.

그리고, 응축기 냉매유로(412)는 열교환기(200)의 외부로부터 유입되는 냉매가 제1응축기(212a)를 거쳐 제2응축기(212b)로 순차로 유입될 수 있도록 제1응축기(212a)의 하류측으로부터 증발기(210)의 일측을 횡단하여 제2응축기(212b)의 상류측으로 연장되는 연결유로(412c)가 구비된다. 즉, 이러한 연결유로(412c)는 증발기(210)의 좌우 양측에 구비되는 제1응축기(212a)와 제2응축기(212b)에 각각 형성되는 제1, 2응축기 냉매유로(412a, 412b)를 서로 연결하여 냉매가 순환될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 루프형 공조장치(10)에 따르면, 상기한 제1응축기(212a) 및 제2응축기(212b)로 각각 냉매가 유입되는 방향은 열교환기(200)로 공기가 통과되는 방향의 상류측으로부터 하류측으로 순차로 유입되도록 구성된다. 이를 위해 냉매가 먼저 유입되는 제1응축기 냉매유로(412a)는 열교환기(200)로 공기가 유입되는 입구측으로 냉매가 유입된 뒤 토출덕트(300)를 향하는 출구측을 향해 복수로 절곡되어 연장된 뒤 다시 열교환기(200)의 입구측으로 연장되도록 구성하여, 증발기(210)의 일측을 횡단하는 연결유로(412c)로 이어지도록 구성될 수 있다.

그리고, 제2응축기 냉매유로(412b)는 열교환기(200)로 공기가 유입되는 입구측에서 연결유로(412c)의 끝단과 연결되어 토출덕트(300)를 향하는 출구측을 향해 복수로 절곡되어 연장되고, 상기한 냉매 열교환부(600)를 통과한 후 열교환기(200)의 외부로 냉매를 배출하도록 구성될 수 있다. 이때, 제2응축기 냉매유로(412b)를 통해 배출되는 냉매는 냉매순환파이프(500) 상에 설치되는 팽창수단(520)을 거쳐 증발기(210)로 공급된다.

반면, 상기한 증발기 냉매유로(410)를 통해 유입되는 냉매는 열교환기(200)로 공기가 통과하는 방향의 하류측으로부터 상류측을 향하는 방향으로 유입되도록 구성된다. 그리고, 상기한 응축기 냉매유로(412)를 통해 유입되는 냉매는 열교환기(200)로 공기가 통과하는 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하는 방향으로 유입되도록 구성된다. 즉, 열교환기(200)에서 공기와 냉매의 열교환이 시작되는 부분에서 증발기(210)는 더 높은 온도의 냉매가 위치되고, 응축기(212)는 더 낮은 온도의 냉매가 위치되도록 하여, 증발기(210)와 응축기(212)의 열교환 효율을 보다 극대화 시킬 수 있다.

또한, 상기한 제1, 2응축기(212a, 212b)를 서로 연결하는 연결유로(412c)는 증발기(210)의 일측을 횡단함에 따라 증발기 냉매유로(410)의 어느 일 부분과 인접하게 위치될 수 밖에 없다. 본 발명의 일실시예에 따르면 상기한 연결유로(412c)에 근접하여 위치되는 증발기 냉매유로(410) 사이에는 일정 폭으로 절개된 형상에 의해 상호 간의 열교환이 차단되도록 하는 관통 절개부(420)가 더 형성될 수 있다. 즉, 이러한 관통 절개부(420)가 연결유로(412c)의 냉매와 증발기 냉매유로(410)의 냉매가 서로 간에 열교환이 이루어지는 것을 방지하여 제1응축기(212a)와 제2응축기(212b) 간의 냉매 온도의 편차가 커지게 되는 현상으로 인해 응축기(212)의 열교환 효율 및 전체 냉매 사이클의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따라 열교환기(200)가 증발기(210)의 좌우 양측에 한 쌍의 제1, 2응축기(212a, 212b)로 이루어지는 경우, 증발기(210)의 좌우 양측에는 일측으로부터 유입되는 냉매를 증발기 냉매유로(410)로 분배시키는 증발기 헤더탱크(215a)가 구비될 수 있다. 그리고, 제1, 2응축기(212)의 좌우 양측에는 각각 어느 일측으로부터 유입되는 냉매를 제1, 2응축기 냉매유로(412a, 412b)로 각각 분배시키는 제1, 2응축기 헤더탱크(215b, 215c)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에서도 제1, 2응축기 냉매유로(412a, 412b)로 유입되는 냉매는 열교환기(200)의 외부로부터 제1응축기 냉매유로(412a)로 냉매가 통과한 후 제2응축기 냉매유로(412b)로 순차로 유입되도록 구성된다. 이를 위해 제1응축기(212a)의 하류측에 위치되는 제1응축기 헤더탱크(215b)와 제2응축기(212b)의 상류측에 위치되는 제2응축기 헤더탱크(215c)를 서로 연결하여 냉매가 순환되도록 하는 순환 헤더탱크(225)가 더 구비되어진다. 이러한 순환 헤더탱크(225)는 증발기(210)로부터 일정 간격 이격되는 외부에 구비되어 제1응축기(212a)와 제2응축기(212b)를 연결한다.

그리고, 상기한 제2응축기(212b)에서 열교환기(200)의 외부로 냉매가 배출되는 배출구 측에는 냉매에 포함된 액상과 기상의 냉매를 분리시키는 리시버 드라이어(700)가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기한 증발기 헤더탱크(215a) 및 응축기 헤더탱크(215b, 215c)가 구비되는 경우에는 열교환기(200)는 각각의 냉매유로(400)의 상하부 양측면에 각각 복수의 열교환 핀(242a, 242b)을 구비하여, 냉매유로(400)의 양측면으로 통과하는 공기와의 열교환을 위한 접촉 면적을 대폭 증가시키도록 구성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 루프형 공조장치의 작동을 나타낸 사시도이고, 도 14는 본 발명의 루프형 공조장치가 차량(V)에 장착된 상태에서 작동되는 형상을 나타낸 단면도이다.

상기한 본 발명의 루프형 공조장치(10)는 차량(V)의 루프(L)에 설치되어 냉방 모드의 공조 기능을 구현하는 것으로, 차량(V)의 전방에 설치되는 메인 공조장치와 동시에 작동시켜 차량(V) 내부로 토출되는 공기의 입체화가 가능하며, 차량(V) 내부 공간의 신속하고 충분한 냉방을 가능하게 할 뿐만 아니라, 메인 공조장치와 별도로 루프형 공조장치(10)를 작동시켜 탑승자의 선택에 따른 다양한 냉방 모드를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 루프형 공조장치(10)의 일측에 냉매 압축수단(510)으로서 별도의 소형의 전동 압축기를 적용하여 엔진 OFF 상태에서도 보조 냉방을 행하여 차량(V) 내부 공간을 보다 쾌적하게 하는 편의성을 극대화시킬 수 있으며, 엔진의 부하를 감소시켜 연비 향상시키고 차량(V)의 배기가스 배출을 줄일 수 있다.

참고로, 이하의 설명에서는 차량(V)의 내부 공기를 흡입하여 냉방 모드를 구현하는 예에 대해 설명할 것이나, 본 발명이 이러한 내기 모드와 냉방 모드에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 송풍유닛(100)으로 공기를 유입하기 위한 유입구(130)가 설치되는 방향과 구조 및 응축기(212)를 통해 열교환된 공기를 토출시키는 방향과 구조를 각각 변경하여 외기를 이용한 공조 모드 및 난방 모드로도 구현이 가능하다.

도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 루프형 공조장치(10)는 송풍유닛(100)과 열교환기(200) 및 토출덕트(300)가 플레이트 타입으로 이루어져, 승용 및 소형 승합 차량(V)의 루프(L)의 내측에 설치 또는 매설할 경우 차량(V)의 내부 공간 및 외부 형상(높이)에 큰 영향을 주지 않고 설치가 가능하다.

송풍유닛(100)이 가동되면, 팬(110)이 회전하여 차량(V) 내부의 공기를 흡입하여 열교환기(200)로 송풍이 이루어진다. 열교환기(200)는 증발기(210)와 응축기(212)로 구성되어 각각 냉매 순환사이클에 의해 순환되는 냉매와 열교환기(200)를 통과하는 공기가 서로 열교환이 이루어진다.

이때, 상기한 냉매 순환사이클은 열교환기(200)의 외부에 구비되는 냉매순환파이프(500)와, 압축수단(510) 및 팽창수단(520)에 의해 구현되며, 냉매는 압축수단(510), 응축기(212), 팽창수단(520) 및 증발기(210)를 순차로 통과하면서 순환한다. 즉, 압축수단(510)에 의해 고온 고압으로 압축된 냉매는 응축기(212)를 통과하면서 공기와의 열교환에 의해 냉각되고, 응축기(212)를 통과한 냉매는 팽창수단(520)을 거쳐 증발기(210)로 유입되며, 증발기(210)를 통과한 냉매는 다시 압축수단(510)으로 순환되는 과정을 반복한다.

상기한 송풍유닛(100)에 의해 열교환기(200)로 유입되는 공기 가운데 응축기(212)로 유입되는 공기는 응축기(212) 내부를 순환하는 냉매와 열교환이 이루어져 온도가 높아지며, 응축기(212)의 열교환에 의해 온도가 높아진 공기는 응축기(212)의 출구측으로 연결되는 배출덕트(220)를 통해 차량(V)의 외부로 배출된다. 그리고 송풍유닛(100)에 의해 증발기(210)로 유입되는 공기는 증발기(210)의 내부를 순환하는 냉매와 열교환이 이루어져 온도가 낮아지며, 증발기(210)의 열교환에 의해 낮아진 공기는 증발기(210)의 출구측으로 연결되는 토출덕트(300)로 유입된다.

토출덕트(300)로 유입된 냉각 공기는 덕트 형상에 의해 차량(V)의 좌우 양측으로 분기되며, 좌우 양측으로 분기된 냉각 공기는 토출덕트(300)의 하부면에 형성된 샤워덕트 홀(310a, 310b)을 통해서 탑승자에게 제공된다. 이때, 토출덕트(300)의 입구측 중앙에는 유량조절도어(320)가 구비되어 있어, 탑승자의 조작에 의해 차량(V)의 전후 양측으로 토출되는 냉각 공기의 토출량을 조절할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 루프형 공조장치(10)는 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.

L: 루프 V: 차량
10: 루프형 공조장치 100: 송풍유닛
120: 송풍덕트 105: 토출구
110: 팬 200: 열교환기
210: 증발기 212: 응축기
220: 배출덕트 230: 베이스 플레이트
240: 커버 플레이트 패널 242: 열교환 핀
300: 토출덕트 320: 유량조절도어
310: 샤워덕트 홀 400: 냉매유로
410: 증발기 냉매유로 412: 응축기 냉매유로
500: 냉매순환파이프 510: 압축수단
520: 팽창수단 600: 열교환부

Claims

차량(V)의 루프(L; Loof)에 설치되어 공조기능을 하는 차량용 루프 공조장치에 있어서,
일측으로 공기를 강제 흡입하여 송풍시키는 송풍유닛(100);
상기 송풍유닛(100)에 의해 송풍되는 공기를 통과시켜 열교환시키는 열교환기(200); 및
상기 열교환기(200)에 의해 열교환된 공기를 차량(V) 내부로 토출시키는 토출덕트(300); 를 포함하고,
상기 열교환기(200)는, 플레이트 타입(Plate Type)으로 형성되어 상기 루프(L)에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 송풍유닛(100)은,
차량(V)의 수직 방향의 축을 중심으로 회전하는 팬(110); 및
상기 팬(110)에 의해 흡입되는 공기를 수평 방향의 일측으로 송풍시키는 토출구(105); 가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 송풍유닛(100)은,
시로코 팬(Siroco)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 송풍유닛(100)은,
상기 열교환기(200)의 좌우 양측에 2개가 쌍을 이루도록 구비되고,
서로를 향하는 중앙으로 각각 송풍되는 공기를 상기 열교환기(200)로 유입시키는 송풍덕트(120)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 열교환기(200)는,
상기 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 증발기 냉매유로(410)를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 증발기(210); 및
상기 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 응축기 냉매유로(412)를 통해 공급되는 냉매와 열교환시키는 응축기(212); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 열교환기(200)는,
내부에 냉매유로(400)가 형성되는 베이스 플레이트(230); 및
상기 베이스 플레이트(230)의 일측면을 덮어 상기 냉매유로(400)를 밀폐시키고, 공기와의 접촉 면적을 증가시키는 복수의 열교환 핀(242)이 형성되는 커버 플레이트 패널(240); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제6항에 있어서,
상기 커버 플레이트 패널(240)은,
상기 냉매유로(400)의 양측면으로 공기가 통과되도록 상기 베이스 플레이트(230)의 상하로 열교환 핀(242a, 242b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 토출덕트(300)는,
입구측이 상기 증발기(210)의 출구측에 연결되어 상기 증발기(210)로부터 유입되는 공기를 차량(V)의 좌우 방향으로 분기시키도록 형성되고, 좌우 양측의 하부면에는 좌우로 분기된 공기를 차량(V) 내부로 토출시키는 샤워덕트 홀(310a, 310b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 증발기(210)와 상기 응축기(212)는 내부가 서로 분할된 상태로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 응축기(212)는,
출구측의 끝단에 형성되어 내부를 통과하여 열교환된 공기를 차량(V)의 외부로 배출시키는 배출덕트(220)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 토출덕트(300)는,
입구측의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 증발기(210)로부터 유입되어 좌우 양측으로 분기되는 공기의 유량을 조절하는 유량조절도어(320)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 열교환기(200)의 외부에서 상기 증발기 냉매유로(410) 및 상기 응축기 냉매유로(412)를 서로 연결하여 상기 증발기(210) 및 상기 응축기(212)로 냉매를 통과시켜 순환시키는 냉매순환파이프(500);
상기 냉매순환파이프(500) 상의 일측에 형성되어 상기 증발기(210)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 팽창수단(520); 및
상기 냉매순환파이프(500) 상의 일측에 형성되어 상기 응축기(212)로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축수단(510); 이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 증발기(210)로 냉매를 유입하는 상기 증발기 냉매유로(410)의 입구측과 상기 응축기(212)로부터 냉매가 배출되는 상기 응축기 냉매유로(412)의 출구측을 서로 근접하게 배치하여 서로간에 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 냉매 열교환부(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 증발기(210)는,
상기 열교환기(200)로 공기가 통과하는 하류측에서 상류측을 향하는 방향으로 냉매가 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 응축기(212)는,
상기 열교환기(200)로 공기가 통과하는 상류측에서 하류측을 향하는 방향으로 냉매가 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 응축기(212)는,
상기 증발기(210)의 좌우 양측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제5항에 있어서,
상기 응축기(212)는,
상기 증발기(210)의 일측부에 구비되어 상기 송풍유닛(100)으로부터 유입되는 공기의 일부를 상기 응축기 냉매유로(412)를 통해 순환되는 냉매와 열교환시키는 제1응축기(212a); 및
상기 증발기(210)를 중심으로 상기 제1응축기(212a)의 반대쪽 일측부에 구비되어 상기 송풍유닛(100)으로 유입되는 공기의 일부를 상기 응축기 냉매유로(412)를 통해 순환되는 냉매와 열교환시키는 제2응축기(212b); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제12항에 있어서,
상기 압축수단(510)은 전동식 압축기인 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제17항에 있어서,
상기 증발기(210)와 상기 제1응축기(212a) 및 제2응축기(212b)는, 내부가 서로 분할된 상태로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제17항에 있어서,
상기 응축기 냉매유로(412)는,
상기 제1응축기(212a)의 내부에 형성되는 제1응축기 냉매유로(412a); 및 상기 제2응축기(212b)의 내부에 형성되는 제2응축기 냉매유로(412b); 로 이루어지고,
상기 열교환기(200)의 외부로부터 유입되는 냉매가 상기 제1응축기 냉매유로(412a)에서 상기 증발기(210)의 일측을 횡단하여 상기 제2응축기 냉매유로(412b)로 순환될 수 있도록 연장되는 연결유로(412c)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제17항에 있어서,
상기 열교환기(200)는,
상기 증발기(210)의 좌우 양측에 각각 위치되어 상기 증발기 냉매유로(410)로 냉매를 순환시키는 증발기 헤더탱크(215a);
상기 제1응축기(212a)의 좌우 양측에 각각 위치되어 외부로부터 공급되는 냉매를 상기 제1응축기(212a)로 순환시키는 제1응축기 헤더탱크(215b);
상기 제2응축기(212b)의 좌우 양측에 각각 위치되어 상기 제1응축기 헤더탱크(215b)로부터 공급되는 냉매를 상기 제2응축기(212b)로 순환시킨 후 외부로 배출하는 제2응축기 헤더탱크(215c); 및
상기 제1응축기 헤더탱크(215b)의 출구측과 상기 제2응축기 헤더탱크(215c)의 입구측을 서로 연결하여 냉매를 순환시키는 순환 헤더탱크(225); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제20항에 있어서,
상기 연결유로(412c)와 근접하는 상기 증발기 냉매유로(410) 사이에는,
일정 폭으로 절개된 형상에 의해 상호 간의 열교환이 차단되도록 하는 관통 절개부(420); 가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.
제21항에 있어서,
상기 제2응축기 헤더탱크(215c)의 출구측에는, 상기 제2응축기 헤더탱크(215c)를 통해 외부로 배출되는 냉매의 액상 냉매를 분리하여 기상의 냉매만 배출되도록 하는 리시버 드라이어(700)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 루프형 공조장치.