KR20180068761A

KR20180068761A - 자동차용 공기조화장치

Info

Publication number: KR20180068761A
Application number: KR1020160170745A
Authority: KR
Inventors: 이윤형; 장병무; 강명훈; 배종식; 한규익; 고재우
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 한온시스템 주식회사
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-22
Also published as: CN108215706A; US10427489B2; US20180162192A1

Abstract

본 발명은 내부 공간을 상하로 구획하여 상측 공간을 통해서는 디프로스트 벤트와 전석 페이스 벤트로 송풍이 되게 하고, 하측 공간을 통해서는 전석 풋 벤트 및 후석 벤트를 통해 송풍되게 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치로서, 본 발명에 의하면, 유로를 개선하여 통기저항이 기존보다 우수하며 풍량이 저하되지 않으며 공조 소음을 향상시키고 케이스의 크기 및 중량을 줄일 수 있다.

Description

자동차용 공기조화장치{HVAC FOR VEHICLE}

본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량에 장착되어 차량 실내의 냉방, 난방 공기순환 등의 기능을 수행하는 공기조화장치에 관한 것이다.

공기조화장치는 실내의 온도, 습도 등의 조건을 적합한 상태로 유지시키기 위한 장치를 말한다. 자동차에도 냉방, 난방, 환기를 위한 공기조화장치가 장착되고, HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning)은 이러한 공기조화장치를 지칭하는 용어이다.

이러한 공기조화장치는 증발기능을 하는 증발기(Evaporator), 압축기능의 컴프레서(Compressor), 응축시키기 위한 컨덴서(Condenser) 등이 냉매를 압축, 응축, 팽장, 증발시키는 과정을 반복함으로써 기능을 수행하게 된다.

과거의 자동차의 공기조화장치는 차량 실내 전체를 하나의 온도로 제어하는 싱글 존 제어 방식과, 운전석과 조수석 두 영역의 온도를 독립적으로 제어하는 듀얼 존 제어 방식이 주로 적용되었으며, 최근에는 자동차의 뒷 자석 또한 개별 제어하기 위한 트리플 존 제어 방식이 연구 개발되고 있다.

도 1은 종래의 트리플 존 제어 방식의 일 예를 도시한 것이다.

이는 자동차의 전석과 후석에 대한 공기가 하나의 믹싱 존을 거치는 방식으로 단일 믹싱 타입이라 할 수 있다.

이러한 공기조화장치는 증발기(11)에 의해 차가워진 공기가 템프도어(13)의 제어에 의해 히터 열교환기(12)를 거치게 되면 더운 공기가 되고, 거치지 않으면 차가운 온도를 유지하게 되며, 템프도어(13)의 개도량에 의해서 차가운 공기와 뜨거운 공기가 믹싱 존에서 믹싱되어 원하는 온도로 제어될 수 있게 한다.

믹싱 존을 거친 공기는 디프로스트 벤트(A), 전석 페이스 벤트(B), 전석 풋 벤트(C), 후석 벤트(D-후석 페이스, E-후석 풋)로 송풍되고, 이를 각 도어가 제어하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 공기조화장치는 하나의 믹싱 존을 거쳐서 전석 페이스, 전석 풋, 후석 모두에 송풍을 하게 되는 형식이므로, 변곡부가 많고 길이가 긴 'S'자 형상을 가짐으로써 통기저항이 과다한 문제가 있다.

그래서, 하측으로 토출되는 C, D, E는 공기가 한차례 상승 후 하강하는 구조가 된다.

도 2 내지 도 4는 각각의 모드에 따른 유로를 도시한 것으로서, 도 2는 풋 모드, 도 3은 페이스 모드, 도 4는 디프로스트 모드이다.

도 2의 도시와 같이, 전석 풋(C), 후석 무릎(D), 후석 풋(E)의 유로가 변곡부가 많은 'S'자 형상으로 인해 매우 불리하다.

그리고, 도 3에서는 후석 얼굴(D)의 유로가 길기 때문에 유로가 매우 불리하다.

도한, 도 4와 같이 창문(A)을 향한 유로 또한 변곡부가 많아 불리할 수밖에 없다.

이와 같이 유로가 불리해지면 통기저항이 높아지게 되고, 그에 따라 풍량이 저하되고 공조 소음도 악화되게 된다.

그리고, 풍량을 증대시키기 위해 모터의 출력도 증대시켜야 하므로 연비가 저하될 수밖에 없다.

한편, 후석용의 유로가 이중으로 횡배치되기 때문에 2중 유로로 인한 두께(t)가 커질 수밖에 없어 케이스의 크기 및 중량이 증가하게 된다.

또한, 히터 열교환기(12)가 증발기(11)보다 h만큼 하측에 배치됨에 따라 이 또한 케이스의 크기를 증가시키게 되어 차량 패키지를 불리하게 만든다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국공개특허공보 제10-2001-0108763호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 유로를 개선하여 통기저항이 기존보다 우수하며 풍량이 저하되지 않으며 공조 소음을 향상시키고 케이스의 크기 및 중량을 줄일 수 있는 자동차용 공기조화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 자동차용 공기조화장치는, 내부 공간을 상하로 구획하여 상측 공간을 통해서는 디프로스트 벤트와 전석 페이스 벤트로 송풍이 되게 하고, 하측 공간을 통해서는 전석 풋 벤트 및 후석 벤트를 통해 송풍되게 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 증발기를 통과한 차가운 공기와 히터 열교환기를 통과한 더운 공기는 상기 상측 공간과 상기 하측 공간 각각에서 믹싱되는 것을 특징으로 한다.

상기 상하 격벽은 상기 히터 열교환기를 양분하는 높이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 상측 템프 도어 및 하측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 하측 템프 도어를 포함한다.

그리고, 상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 상하 방향으로 슬라이딩 동작하여 상기 히터 열교환기로의 유로를 개폐하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상측 템프 도어는 하방향으로 갈수록 상기 히터 열교환기와의 거리가 가까워지는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 템프 도어가 상하로 가이드되는 가이드와의 유격을 해소하기 위해 측부에 탄성 가이드부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 탄성 가이드부는 돌출 형성되며, 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 히터 열교환기의 상단 및 하단에는 상기 히터 열교환기를 지지하기 위한 격벽이 형성되고, 상단 격벽에서 상측으로 라운드지게 연장 형성된 역류방지 가이드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하단 격벽에 이격되어 상기 히터 열교환기의 열이 하측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 열전도 방지 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 관점에 의한 자동차용 공기조화장치는, 증발기 및 히터 열교환기가 내장되는 내부 공간이 형성되며, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획하는 상하 격벽이 형성되고, 상기 증발기를 통과한 차가운 공기와 상기 히터 열교환기를 통과한 더운 공기가 상하에서 따로 믹싱되며, 상측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 상측 템프 도어, 하측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 하측 템프 도어, 디프로스트 벤트로의 송풍을 조절하는 디프로스트 도어, 전석 페이스 벤트로의 송풍을 조절하는 전석 페이스 도어 및 후석 벤트로의 송풍을 조절하는 후석 도어를 포함한다.

상기 상측 템프 도어는 하방향으로 갈수록 상기 히터 열교환기와의 거리가 가까워지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 템프 도어가 상하로 가이드되는 가이드와의 유격을 해소하기 위해 측부에 탄성 가이드부가 형성되고, 상기 탄성 가이드부는 돌출 형성되며, 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터 열교환기의 상단 및 하단에는 상기 히터 열교환기를 지지하기 위한 격벽이 형성되고, 상단 격벽에서 상측으로 라운드지게 연장 형성된 역류방지 가이드 및 상기 하단 격벽에 이격되어 상기 히터 열교환기의 열이 하측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 열전도 방지 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 자동차용 공기조화장치에 의하면, 유로의 변곡부가 많지 않고, 두 개의 믹싱 존을 형성시킴으로써 통기저항을 감소시킬 수 있고, 그에 따라 소음도 줄일 수 있으며, 연비 또한 향상시킬 수 있는 효과를 가져온다.

또한, 공기조화장치의 크기를 효과적으로 줄임으로써 차량 패키지에 유리한 역할을 한다.

도 1은 종래의 공기조화장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 종래의 공기조화장치에 의한 모드별 유로를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치에 의한 모드별 유로를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치의 효과를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치의 일부 구성을 확대 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치에 으한 풍량을 기존 기술과 비교한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 자동차용 공기조화장치에 의한 모드별 유로를 도시한 것이다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 공기조화장치를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 공기조화장치는 내부 공간을 상하로 구획하여 상측의 유로와 하측의 유로를 분리시킴으로써 상하에 각각의 믹싱 존을 형성시켜 유로를 단순화하여 공조 성능을 향상시킴과 아울러 케이스의 크기 및 중량을 줄일 수 있어 패키지에 유리할 수 있게 한다.

공기조화장치는 블로워를 통해 송풍되는 공기가 증발기(110)를 통해서 차가운 공기가 송풍되고, 템프 도어(141, 151)를 통과하여 히터 열교환기(120)에 의해서 더운 공기가 송풍되게 한다.

그리고, 두 개의 믹싱 존을 형성하기 위해서 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 분리시키기 위해 상하 격벽(130)이 형성된다.

그래서, 상측 공간으로는 상측 믹싱 존을 거쳐 디프로스트 도어(161)에 의해 조절되어 디프로스트 벤트로 송풍되고, 전석 페이스 도어(162)에 의해 조절되어 전석 페이스 벤트로 송풍되게 한다.

반면, 하측 공간으로는 하측 믹싱 존을 거쳐 전석 풋 도어(163)에 의해 조절되어 전석 풋 벤트로 송풍되고, 후석 도어(164)에 의해 조절됨으로써 후석 벤트를 통해 송풍되는 구조를 가진다.

상하 격벽(130)은 히터 열교환기(120)를 양분하는 높이에 형성되어야 상측 공기 및 하측 공기 모두 히터 열교환기(120)를 통과할 수 있다.

상측으로 유입되는 공기가 히터 열교환기(120)로 유입되는 정도를 조절하기 위해 히터 열교환기(120) 전단에는 상측 템프 도어(141)가 마련되고, 하측으로 유입되는 공기가 히터 열교환기(120)로 유입되는 정도를 조절하기 위해 히터 열교환기(120)의 전단에는 하측 템프 도어(151)가 구비된다.

이러한 템프 도어는 도어 기어(142, 152)와 맞물려 슬라이딩 개폐되는 방식이 구조적으로 바람직하다.

도 6은 공기조화장치를 풋 모드로 동작시킨 경우의 유로로서, 템프 도어는 열교환기 측으로 개방된 상태이다.

도시와 같이, 뜨거워진 공기는 창문(A)과 전석 풋 벤트(B), 후석 무릎(D), 후석 풋 벤트(E)를 통해서 공급된다.

이 경우에 앞선 도 2의 유로와 비교한 결과, 통기저항은 31%가 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 도 7은 공기조화장치를 페이스 모드로 동작시킨 경우의 유로로서, 템프 도어는 열교환기 측이 닫힌 상태이다.

도시와 같이, 차가운 공기가 전석 페이스 벤트(B), 후석 페이스(D) 측으로 공급되게 되고, 이 경우에는 앞선 도 3과 비교 결과, 통기저항이 27%가 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 도 8은 공기조화장치를 디프로스트 모트로 동작시킨 경우의 유로로서, 템프 도어는 열교환기 측으로 개방된 상태이다.

도시와 같이, 뜨거워진 공기는 창문(A) 측으로 공급되고, 이 경우 앞선 도 4의 유로에 대해서와 비교 결과, 통기저항이 23% 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 의한 공기조화장치는 상하로 유로를 구분하여 상하에 별도의 믹싱 존을 형성시킴으로써 유로가 단순화되어 통기저항이 감소하는 것을 알 수 있으며, 그에 따라 소음 개선, 연비 향상 등의 결과를 가져올 수 있다.

그런데, 히터 열교환기(120)는 히터 열교환기(120)의 지지를 위해 상단 및 하단에 격벽이 마련되는데, 도 9와 같이 Y 구역에서 하단의 격벽을 통해서 하측의 차가운 공기에 열이 유입되는 결과가 초래될 수가 있다.

또한, X 구역에서 히터 열교환기(120)의 열이 상측의 차가운 공기에 유입되어 냉방 성능을 저하시키는 문제가 있을 수 있다.

그래서, 본 발명의 공기조화장치의 히터 열교환기(120) 측에는 역류방지 가이드(121) 및 열전도 방지 가이드(122)가 부가된다.

역류방지 가이드(121)는 히터 열교환기(120) 상단 격벽에서 연장 형성되어 상측으로 라운드진 형상을 가짐으로써 상측의 차가운 공기가 히터 열교환기(120)에 의한 열기와 섞이지 않게 하는 역할을 한다.

그리고, 열전도 방지 가이드(122)는 히터 열교환기(120) 하단 격벽에 이격된 이중적 격벽으로 형성되어, 히터 열교환기(120)의 열기가 하측의 차가운 공기에 섞이지 않도록 차단하는 역할을 한다.

역류방지 가이드 및 열전도 방지 가이드를 적용한 본 발명에 대해서 유입공기를 0℃ 100m²/h로 하고, 85℃ 10ℓ/min의 냉각수가 있는 조건과 없는 조건에서의 벤트를 통한 토출 온도를 측정한 결과, 그 차이가 0.9℃로 나타나 차가운 공기에 열의 유입이 감소되는 효과를 발휘함을 확인하였다.

한편, 하측 템프 도어(151)는 히터 열교환기(120)와 나란하게 배치되는 것에 반해, 상측 템프 도어(141)는 하방향으로 갈수록 히터 열교환기(120)와 가까워지는 형태로 배치된다.

상측 템프 도어(141)가 이와 같은 배치 구조를 가지는 것은 전석 페이스 벤트로의 유로 공간을 최대한 확보하는 데 유리하기 때문으로서, 자동차의 공조는 다른 영역보다도 전석 페이스 영역이 가장 중요하기 때문으로, 이와 같이 배치됨에 따라 전석 페이스 모드에 대해서 공기의 믹싱이 유리하게 되어 전석 페이스에 대해 공조 성능을 더욱 잘 발휘할 수가 있다.

그리고, 상하측 템프 도어(141, 151)는 도어 기어(142, 152)에 의해서 슬라이딩되는 동작하는 방식으로 구성되는데, 도 10에 도시된 바와 같이, 템프 도어의 상하 슬라이딩을 위한 측면 가이드와는 일정한 유격이 발생하게 되고, 그에 따라 템프 도어의 상하 동작이 매끄럽지 못할 수가 있다.

그래서, 본 발명에서의 템프 도어에는 측부에 탄성 가이드부(143)가 형성된다.

탄성 가이드부(143)는 도시와 같이 템프 도어의 측부에 평탄면에 대해 돌출된 형상을 가지며, 홀이 구성됨에 따라서 측면 가이드 상에서 상하 이동시 유격 없이 동작되게 하고, 또한 탄성을 지님에 따라 보다 원활한 상하 동작이 가능하게 한다.

이상에서 살펴본 본 발명의 잗종차용 공기조화장치에 의하면, 도 11과 같이 종래에 비해서 풍량이 증대됨을 확인할 수가 있었다.

또한, 횡방향 이중 유로를 적용하지 않고 히터 열교환기의 위치를 상향시킴에 따라 패키지의 사이즈를 축소할 수가 있으며, 그에 따라 부품을 경량화시킬 수 있어 제조 원가 또한 줄이는 것이 가능하다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

110 : 증발기
120 : 히터 열교환기
121 : 역류방지 가이드 122 : 열전도 방지 가이드
130 : 상하 격벽
141 : 상측 템프 도어 142 : 도어 기어 143 : 탄성 가이드부
151 : 하측 템프 도어 152 : 도어 기어
161 : 디프로스트 도어
162 : 전석 페이스 도어
163 : 전석 풋 도어
164 : 후석 도어

Claims

내부 공간을 상하로 구획하여 상측 공간을 통해서는 디프로스트 벤트와 전석 페이스 벤트로 송풍이 되게 하고, 하측 공간을 통해서는 전석 풋 벤트 및 후석 벤트를 통해 송풍되게 하는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 1에 있어서,
증발기를 통과한 차가운 공기와 히터 열교환기를 통과한 더운 공기는 상기 상측 공간과 상기 하측 공간 각각에서 믹싱되는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 2에 있어서,
상기 상하 격벽은 상기 히터 열교환기를 양분하는 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 3에 있어서,
상측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 상측 템프 도어; 및
하측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 하측 템프 도어를 포함하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 4에 있어서,
상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 상하 방향으로 슬라이딩 동작하여 상기 히터 열교환기로의 유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 5에 있어서,
상기 상측 템프 도어는 하방향으로 갈수록 상기 히터 열교환기와의 거리가 가까워지는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 6에 있어서,
상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 템프 도어가 상하로 가이드되는 가이드와의 유격을 해소하기 위해 측부에 탄성 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 7에 있어서,
상기 탄성 가이드부는 돌출 형성되며, 홀이 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 5에 있어서,
상기 히터 열교환기의 상단 및 하단에는 상기 히터 열교환기를 지지하기 위한 격벽이 형성되고, 상단 격벽에서 상측으로 라운드지게 연장 형성된 역류방지 가이드를 더 포함하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 9에 있어서,
상기 하단 격벽에 이격되어 상기 히터 열교환기의 열이 하측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 열전도 방지 가이드를 더 포함하는,
자동차용 공기조화장치.
증발기 및 히터 열교환기가 내장되는 내부 공간이 형성되며, 내부 공간을 상측 공간과 하측 공간으로 구획하는 상하 격벽이 형성되고, 상기 증발기를 통과한 차가운 공기와 상기 히터 열교환기를 통과한 더운 공기가 상하에서 따로 믹싱되며, 상측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 상측 템프 도어, 하측 공간의 상기 히터 열교환기 전단에 마련되어 상기 히터 열교환기로의 공기 유입을 조절하는 하측 템프 도어, 디프로스트 벤트로의 송풍을 조절하는 디프로스트 도어, 전석 페이스 벤트로의 송풍을 조절하는 전석 페이스 도어 및 후석 벤트로의 송풍을 조절하는 후석 도어를 포함하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 11에 있어서,
상기 상측 템프 도어는 하방향으로 갈수록 상기 히터 열교환기와의 거리가 가까워지는 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 12에 있어서,
상기 상측 템프 도어 및 상기 하측 템프 도어는 템프 도어가 상하로 가이드되는 가이드와의 유격을 해소하기 위해 측부에 탄성 가이드부가 형성되고, 상기 탄성 가이드부는 돌출 형성되며, 홀이 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차용 공기조화장치.
청구항 13에 있어서,
상기 히터 열교환기의 상단 및 하단에는 상기 히터 열교환기를 지지하기 위한 격벽이 형성되고, 상단 격벽에서 상측으로 라운드지게 연장 형성된 역류방지 가이드; 및
상기 하단 격벽에 이격되어 상기 히터 열교환기의 열이 하측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 열전도 방지 가이드를 더 포함하는,
자동차용 공기조화장치.