KR20180004877A - 차량용 공조시스템 - Google Patents

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Abstract

내부에 에바코어가 배치된 냉방덕트; 내부에 컨덴서가 배치된 난방덕트; 냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 연장되고, 냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 공급되는 공기를 실내로 유도하는 연장덕트; 및 냉방덕트와 난방덕트의 경계벽면 중 실내 유출구측 단부에 마련되는 유로조절도어;를 포함하는 차량용 공조시스템이 소개된다.

Description

차량용 공조시스템 {AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조시스템의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 운행 환경 또는 특정 동력시스템을 구축한 차량에서 보다 효율적 공조를 위한 공조장치의 구성에 관한 것이다.
자동차에는 실내를 냉, 난방하기 위한 공조장치가 설치된다. 이러한 공조장치는, 차량의 실내온도를 항상 쾌적하게 유지시키는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
차량용 공조장치 중 냉각기는 냉매를 압축하는 컴프레서, 컴프레서에서 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 사용하며 히터코어와 엔진의 냉각수의 순환을 위한 펌프로 구성이 된다. 일반적으로 이러한 난방 시스템은 공기의 온도를 높이며 상대습도를 조절한다.
일반적인 기존의 공조장치의 경우 냉기의 공급은 냉각기에서 온기의 공급은 엔진의 냉각수를 통하여 공급하였으나 운행되는 환경에 따라 구조의 변경이 필요할 수 있다. 특히 엔진의 냉각수가 없는 경우에는 기존의 공조장치는 구성하기 어렵고 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.
JP 5117944 B2
본 발명은 공조장치의 온기 공급을 위한 새로운 열원을 제공하고 그에 최적화된 공조장치를 제공하며 이를 통하여 공조장치의 동작효율을 향상시키고자 한다.또한 공조공기를 실내로 공급하는 과정에서 냉난방 덕트와 실내로 연장되는 연장덕트 사이의 크기 변화에 따라 발생하는 풍량 손실 및 소음발생을 방지할 수 있는 공조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 공조시스템은 일측에 냉방측 유입구가 형성되고, 타측에 냉방측 실내 유출구 및 냉방측 실외 유출구가 형성되며, 내부에 에바코어가 배치된 냉방덕트; 일측에 난방측 유입구가 형성되고, 타측에 난방측 실내 유출구 및 난방측 실외 유출구가 형성되며, 내부에 컨덴서가 배치된 난방덕트; 냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 연장되고, 냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 공급되는 공기를 실내로 유도하는 연장덕트; 및 냉방덕트와 난방덕트의 경계 벽면 중 실내 유출구측 단부에 마련되는 유로조절도어;를 포함한다.
에바코어 및 컨덴서는 컴프레서 및 팽창밸브와 함께 하나의 냉매유로 상에 연결될 수 있다.
냉방덕트의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어; 및 난방덕트의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어;를 포함할 수 있다.
냉방측 배기조절도어는 냉방덕트 및 연장덕트의 경계부에 위치하고, 난방측 배기조절도어는 난방덕트 및 연장덕트의 경계부에 위치할 수 있다.
냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 냉방측 배기조절도어와 유로조절도어가 함께 냉방측 실내 유출구를 폐쇄할 수 있다.
난방측 배기조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 난방측 배기조절도어와 유로조절도어가 함께 난방측 실내 유출구를 폐쇄할 수 있다.
냉방측 배기조절도어, 난방측 배기조절도어 및 유로조절도어의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 최대 난방모드로 동작시 제어부는 유로조절도어를 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 난방측 배기조절도어가 난방측 실외 유출구를 폐쇄제어할 수 있다.
냉방측 배기조절도어, 난방측 배기조절도어 및 유로조절도어의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 최대 냉방모드로 동작시 제어부는 유로조절도어를 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 난방측 배기조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실외 유출구를 폐쇄제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 공조시스템에 따르면, 엔진의 냉각수 공급이 없는 환경이거나 그 온도가 충분히 높지 않은 환경에서도 에너지 효율이 높은 차량용 공조장치를 구성할 수 있게 된다. 또한, 공조장치의 전체적인 체적의 변화 없이도, 냉난방 덕트와 연장덕트 사이의 유로의 크기변화를 최소화하여 풍량의 손실 또는 소음의 발생을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 최대 냉방모드 작동도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 최대 난방모드 작동도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 최대 냉방모드 작동도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 최대 난방모드 작동도이다.
본 발명에 따른 차량용 공조시스템은 일측에 냉방측 유입구(101)가 형성되고, 타측에 냉방측 실내 유출구(103) 및 냉방측 실외 유출구(105)가 형성되며, 내부에 에바코어(107)가 배치된 냉방덕트(100); 일측에 난방측 유입구(201)가 형성되고, 타측에 난방측 실내 유출구(203) 및 난방측 실외 유출구(205)가 형성되며, 내부에 컨덴서(207)가 배치된 난방덕트(200); 냉방측 실내 유출구(103) 및 난방측 실내 유출구(203)에서 연장되고, 냉방측 실내 유출구(103) 및 난방측 실내 유출구(203)에서 공급되는 공기를 실내로 유도하는 연장덕트(300); 및 냉방덕트(100)와 난방덕트(200)의 경계 벽면 중 실내 유출구측 단부에 마련되는 유로조절도어(301);를 포함한다.
냉방덕트(100)의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어(109); 및 난방덕트(200)의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어(209);를 포함할 수 있다.
도 1을 참고하여 본 발명의 구조를 살펴보면, 냉방덕트(100)의 일측에 냉방측 유입구(101)가 형성되고 냉방덕트(100)의 타측에 냉방측 실내 유출구(103) 및 냉방측 실외 유출구(105)가 형성되며, 냉방덕트(100)내부에 에바코어(107)가 구비된다. 난방덕트(200)의 일측에 난방측 유입구(201)가 형성되고 난방덕트(200)의 타측에 난방측 실내 유출구(203) 및 난방측 실외 유출구(205)가 형성되며, 난방덕트(200) 내부에 컨덴서(207)가 구비된다. 연장덕트(300)는 냉방덕트(100)와 난방덕트(200)에서 공조된 공기를 실내로 공급하기 위한 것으로 냉방측 실내 유출구(103) 및 난방측 실내 유출구(203)로부터 연장되어 형성된다. 유로조절도어(301)는 냉방덕트(100) 및 난방덕트(200)의 경계부 중에서 실내 유출구 측 단부에 회동가능하게 마련된다.
이와같이 냉방덕트(100)와 난방덕트(200)를 별도의 독립된 공간으로 마련하여 상호 공조공기 간의 간섭을 줄여 냉각된 공기가 재가열되거나, 가열된 공기가 재냉각되는 것을 방지하여 공조장치의 효율을 개선 시킬 수 있다. 또한 냉방덕트(100) 또는 난방덕트(200)의 유출구를 실내 유출구 및 실외 유출구로 구분하여 마련하고, 이를 조절할 수 있도록 냉방측 배기조절도어(109) 및 난방측 배기조절도어(209)를 배치함으로써, 공조된 공기를 반드시 실내로만 공급하는 것이 아니라 경우에 따라 실외로 배출할 수도 있는 장점이 있다.
에바코어(107) 및 컨덴서(207)는 컴프레서 및 팽창밸브와 함께 하나의 냉매유로 상에 연결될 수 있다.
일반적인 차량에서는 난방공조를 위해서 엔진을 순환하며 엔진열을 흡수함으로써 엔진을 냉각시킨 냉각수를 열원으로 사용하고, 냉방공조를 위해서는 에바코어(107), 컴프레서, 컨덴서(207), 팽창밸브를 순환하는 냉매를 사용하게 된다. 그러나 전기차 또는 하이브리드 차량과 같은 친환경 차량에서는 열원으로 사용할 엔진의 냉각수가 없거나, 있더라도 충분한 열량을 지니지 못하여 PTC히터 등을 함께 사용하게 된다.
그러나 이와 같이 PTC히터를 열원으로 사용하거나, 냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프의 사용은 배터리의 에너지를 소모하게 되고, 이는 배터리를 차량 주행의 에너지원으로 사용하는 친환경 차량에서는 주행거리의 감소로 이어지게 된다.
따라서 본 발명에서는 기존의 냉방공조를 위한 냉매가 냉매라인을 순환하는 과정에서 냉매의 온도가 높아지는 영역과 낮아지는 영역을 모두 공조를 위해 사용하고자 한다. 구체적으로 기존의 냉방을 위해 사용하던 냉매라인에서 냉방공조를 위한 에바코어(107)는 그대로 사용하나, 컴프레서를 통과하며 고온고압이 된 냉매를 컨덴서(207)를 통과시키며 단순 방열만 하던 것을, 방열시 온도가 상승한 공기를 난방공조를 위해 사용하도록 구성한 것이다.
더불어 이러한 공조시스템의 경우 공조를 시작함과 동시에 항상 냉각된 공기와 가열된 공기가 발생하나, 본 발명은 냉방과 난방을 위한 덕트가 각각 별개로 마련되어 있으며, 선택적으로 냉각된 공기와 가열된 공기를 실내에 공급할 수 있으므로 이 발명의 공조장치의 구조와 함께 최적화 되었다고 할 것이다.
냉방측 배기조절도어(109)는 냉방덕트(100) 및 연장덕트(300)의 경계부에 위치하고, 난방측 배기조절도어(209)는 난방덕트(200) 및 연장덕트(300)의 경계부에 위치할 수 있다.
냉방측 배기조절도어(109)가 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어(301)가 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 냉방측 배기조절도어(109)와 유로조절도어(301)가 함께 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄할 수 있다.
냉방측 배기조절도어(109), 난방측 배기조절도어(209) 및 유로조절도어(301)의 동작을 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 최대 난방모드로 동작시 제어부(400)는 유로조절도어(301)를 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 냉방측 배기조절도어(109)가 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 난방측 배기조절도어(209)가 난방측 실외 유출구(205)를 폐쇄제어할 수 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 유로조절도어(301)와 냉방측 배기조절도어(109) 또는 난방측 배기조절도어(209)는 회동에 의하여 냉방측 실내 유출구(103) 또는 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄할 수 있게 된다. 냉방측 실내 유출구(103) 및 난방측 실내 유출구(203)는 냉방측 배기조절도어(109) 및 난방측 배기조절도어(209)의 크기를 조절하여 양측의 실내 유출구를 개폐 제어하도록 할 수도 있다. 다만, 그러한 경우 냉방덕트(100)와 난방덕트(200)가 하나의 연장덕트(300)로 연결되는 과정에서 유로가 좁아지게 되어 풍량이 손실되고, 소음이 발생하게 된다.
따라서 본 발명에서는 유로조절도어(301)를 두어 냉방덕트(100) 또는 난방덕트(200)에서 연장덕트(300)로 연결되는 유로의 직경을 조절 가능하게 함으로써 풍량의 손실 및 소음의 발생을 방지하고 있는 것이다.
구체적으로 최대 난방모드로 동작하는 경우 유로조절도어(301) 및 냉방측 배기조절도어(109)는 회동하여 냉방덕트(100)의 냉방측 실내 유출구(103)를 폐쇄하게 된다. 이 때 유로조절도어(301)가 회동하여 난방덕트(200)에서 연장덕트(300)로 연결되는 부분의 유로 직경이 확장되는 효과가 발생하여 풍량의 손실 및 소음의 발생을 방지할 수 있게 된다.
난방측 배기조절도어(209)가 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어(301)가 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 난방측 배기조절도어(209)와 유로조절도어(301)가 함께 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄할 수 있다.
냉방측 배기조절도어(109), 난방측 배기조절도어(209) 및 유로조절도어(301)의 동작을 제어하는 제어부(400);를 더 포함하고, 최대 냉방모드로 동작시 제어부(400)는 유로조절도어(301)를 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 난방측 배기조절도어(209)가 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 냉방측 배기조절도어(109)가 냉방측 실외 유출구(105)를 폐쇄제어할 수 있다.
최대 냉방모드 동작의 경우도 최대 난방모드 동작의 경우와 유사하다. 도 3을 참조하여 살펴보면 최대 냉방모드로 동작하는 경우 유로조절도어(301) 및 난방측 배기조절도어(209)는 회동하여 난방덕트(200)의 난방측 실내 유출구(203)를 폐쇄하게 된다. 이 때 유로조절도어(301)가 회동하여 냉방덕트(100)에서 연장덕트(300)로 연결되는 부분의 유로 직경이 확장되는 효과가 발생하여 풍량의 손실 및 소음의 발생을 방지할 수 있게 된다.
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 : 냉방덕트 101 : 냉방측 유입구
103 : 냉방측 실내 유출구(103) 105 : 냉방측 실외 유출구
107 : 에바코어 109 : 냉방측 배기조절도어
200 : 난방덕트 201 : 난방측 유입구
203 : 난방측 실내 유출구 205 : 난방측 실외 유출구
207 : 컨덴서 209 : 난방측 배기조절도어
300 : 연장덕트 301 : 유로조절도어
400 : 제어부

Claims (8)

  1. 일측에 냉방측 유입구가 형성되고, 타측에 냉방측 실내 유출구 및 냉방측 실외 유출구가 형성되며, 내부에 에바코어가 배치된 냉방덕트;
    일측에 난방측 유입구가 형성되고, 타측에 난방측 실내 유출구 및 난방측 실외 유출구가 형성되며, 내부에 컨덴서가 배치된 난방덕트;
    냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 연장되고, 냉방측 실내 유출구 및 난방측 실내 유출구에서 공급되는 공기를 실내로 유도하는 연장덕트; 및
    냉방덕트와 난방덕트의 경계벽면 중 실내 유출구측 단부에 마련되는 유로조절도어;를 포함하는 차량용 공조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    에바코어 및 컨덴서는 컴프레서 및 팽창밸브와 함께 하나의 냉매유로 상에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    냉방덕트의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 냉방측 배기조절도어; 및
    난방덕트의 실내 유출구와 실외 유출구 사이에 마련되어 공기의 외부 유출량을 조절하는 난방측 배기조절도어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    냉방측 배기조절도어는 냉방덕트 및 연장덕트의 경계부에 위치하고, 난방측 배기조절도어는 난방덕트 및 연장덕트의 경계부에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 냉방측 배기조절도어와 유로조절도어가 함께 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    난방측 배기조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고 유로조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동시, 난방측 배기조절도어와 유로조절도어가 함께 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    냉방측 배기조절도어, 난방측 배기조절도어 및 유로조절도어의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    최대 난방모드로 동작시 제어부는 유로조절도어를 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 난방측 배기조절도어가 난방측 실외 유출구를 폐쇄제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    냉방측 배기조절도어, 난방측 배기조절도어 및 유로조절도어의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    최대 냉방모드로 동작시 제어부는 유로조절도어를 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하고, 난방측 배기조절도어가 난방측 실내 유출구를 폐쇄하는 방향으로 구동하며, 냉방측 배기조절도어가 냉방측 실외 유출구를 폐쇄제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
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