KR20210109152A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20210109152A
KR20210109152A KR1020200024033A KR20200024033A KR20210109152A KR 20210109152 A KR20210109152 A KR 20210109152A KR 1020200024033 A KR1020200024033 A KR 1020200024033A KR 20200024033 A KR20200024033 A KR 20200024033A KR 20210109152 A KR20210109152 A KR 20210109152A
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KR1020200024033A
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김동균
김시형
박대근
배은석
서준호
이남준
호 이
조승우
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한온시스템 주식회사
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Abstract

공조케이스의 하부에서 찬바람을 가이드하여 상하 온도차를 줄일 수 있는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 내부에 공기유로가 형성되고 공기토출구가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기유로에 구비되는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 것으로서, 상기 공조케이스의 내부 공기유로는 상부유로와 하부유로로 구획되고, 상기 공기토출구는 차량 하측으로 공기를 토출하기 위한 플로어벤트를 구비하며, 상기 하부유로에, 냉각용 열교환기를 통과한 후 가열용 열교환기를 바이패스하는 하부유로의 공기를 전석플로어벤트로 안내하는 에어 가이드부가 구비된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방시 디포깅 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 한 2층류 타입의 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 가열 또는 냉각시킴으로써 실내를 난방 또는 냉방하는 장치로서, 공조 케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 등이 구성되고, 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍한다.
특히, 난방시 디포깅(Defogging) 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 하기 위하여 2층류(2 Layer) 공조장치가 개발되었다. 겨울철 난방 주행시 창문에 서리는 성에를 제거하기 위해서는 저습한 차가운 외기가 효과적이지만, 실내온도가 낮아지는 결과가 초래된다.
2층류 공조장치는 난방시 디포깅을 위해 차량 상부에는 외기를 공급하고 하부에는 내기를 순환시키는 내외기 2층 공기 유동을 실현함으로써, 상부로 공급되는 신선하고 저습한 외기를 이용하여 성에를 효과적으로 제거하는 동시에 탑승자에게 신선한 외부 공기를 제공하고, 따뜻한 내기를 하부로 공급하여 높은 난방 성능을 유지하도록 한다.
한편, 선 출원된 대한민국공개특허 제2018-0001693호(2018.01.05)에는 2층류&3존 타입의 차량용 공조장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다. 종래의 차량용 공조장치는 2층류 타입이면서 동시에 3존 독립 공조 제어를 수행할 수 있다. 즉, 차량용 공조장치는 난방시 디포깅 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 공조케이스 내부 공기통로를 상부통로와 하부통로로 분리하며, 전방 운전석, 전방 조수석, 후방 좌석으로 독립적인 온도 제어가 가능하다.
도 1을 참조하면, 종래의 차량용 공조장치는 공기유입구와 공기토출구를 갖는 공조케이스(20)를 포함한다. 공기유입구에는 송풍장치가 구비되며, 공기토출구는 디프로스트벤트(23), 페이스벤트(24), 전석플로어벤트(25), 콘솔벤트(26) 및 후석플로어벤트(27)로 구성된다. 각 벤트에는 토출구의 개도를 조절하는 도어(28)가 구비된다.
공조케이스(20)의 공기통로에는 증발기(30) 및 히터코어(31)가 순차로 구비된다. 히터코어(31)의 하류에는 전열히터(32)가 더 구비될 수 있다. 공조케이스(20)의 공기통로는 격벽(40)에 의해 상부통로(21)와 하부통로(22)로 구획된다. 상부통로(21)에는 외기가 유입되어 유동하며, 하부통로(22)에는 내기가 유입되어 유동한다. 이 경우, 필요에 따라 상부통로(21) 또는 하부통로(22)에 내기와 외기가 함께 유입될 수 있다.
증발기(30)와 히터코어(31) 사이에는 템프도어가 구비되며, 템프도어는 상부통로(21)에 배치되는 제1 템프도어(46)와 하부통로(22)에 배치되는 제2 템프도어(48)로 구성된다. 공조케이스(20)의 공기통로는 상부 냉풍통로(P1)와 상부 온풍통로(P2)와 하부 온풍통로(P3) 및 하부 냉풍통로(P4)로 구성되며, 증발기(30)를 통과한 공기는 상기 4개의 통로 중 적어도 하나로 유동한다.
또한, 히터코어(31)의 후방에 연통도어(44)가 구비된다. 연통도어(44)는 전석플로어벤트(25)의 개도를 조절함과 아울러, 상부통로(21)와 하부통로(22)를 연통시키거나 분리한다.
종래의 차량용 공조장치는 하부 온풍통로(P3)가 하부 냉풍통로(P4)에 비해 상부에 위치하며 콘솔벤트(28)가 후석플로어벤트(27)에 비해 상부에 위치함에 따라, 물리적으로 온풍은 위로 향하고 냉풍은 아래로 향하여 콘솔벤트(28)를 통해 비교적 따뜻한 바람이 후석플로어벤트(27)를 통해 비교적 차가운 바람이 토출되어 후석의 온도성 상하 역전 현상이 발생하는 문제가 있다.
이와 더불어, 종래의 차량용 공조장치는 플로어 모드시 하부 냉풍통로(P4)를 타고 오는 찬바람이 콘솔벤트(28)나 후석플로어벤트(27)로 모두 빠져나가, 실제로 전석플로어벤트(25)에는 뜨거운 바람이 토출되며 디프로스트벤트(23)에는 상대적으로 찬바람이 토출되어 상하 온도차가 벌어지는 문제가 있다.
특허문헌 : 대한민국공개특허 제2018-0001693호(2018.01.05)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 공조케이스의 하부에서 찬바람을 가이드하여 상하 온도차를 줄일 수 있는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 내부에 공기유로가 형성되고 공기토출구가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기유로에 구비되는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 것으로서, 상기 공조케이스의 내부 공기유로는 상부유로와 하부유로로 구획되고, 상기 공기토출구는 차량 하측으로 공기를 토출하기 위한 플로어벤트를 구비하며, 상기 하부유로에, 냉각용 열교환기를 통과한 후 가열용 열교환기를 바이패스하는 하부유로의 공기를 전석플로어벤트로 안내하는 에어 가이드부가 구비된다.
상기에서, 공조케이스는 냉각용 열교환기의 하부를 커버하는 하부케이스를 구비하고, 상기 에어 가이드부는 하부케이스에 형성된다.
상기에서, 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며, 상기 에어 가이드부는 콘솔벤트로 토출되는 공기의 일부를 가이드하여 플로어벤트로 안내한다.
상기에서, 플로어벤트는 차량 전석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 전석플로어벤트 및 차량 후석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 후석플로어벤트로 구성되고, 상기 전석플로어벤트는 차량 폭 방향으로 공조케이스의 양측면에 형성되며, 상기 후석플로어벤트는 차량 전후 방향으로 공조케이스의 후면에 형성된다.
상기에서, 공조케이스의 공기유로를 차량 폭 방향으로 구획하는 세퍼레이터를 구비하고, 상기 에어 가이드부는 하부케이스의 바닥면에서 상부로 돌출되며 상기 세퍼레이터를 기준으로 양측에 한 쌍이 형성된다.
상기에서, 에어 가이드부는 공기유로 상류에서 하류로 갈수록 전석플로어벤트의 입구를 향해 경사지게 연장 형성된다.
상기에서, 공기토출구는 차량 창측으로 공기를 토출하기 위한 디프로스트벤트와 차량 전석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 전석플로어벤트와 차량 후석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 후석플로어벤트를 구비하며, 상기 에어 가이드부는, 디프로스트벤트로 유동하는 공기 유동을 제어하는 디프 가이드부와, 전석플로어벤트 또는 후석플로어벤트로 유동하는 공기 유동을 제어하는 플로어 가이드부를 적어도 하나 구비한다.
상기에서, 에어 가이드부는 냉각용 열교환기 하류측 공조케이스 바닥면에서 공기 유동 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 디프 가이드부는 공기 유동 방향으로 중간 부위까지 이루어지고, 상기 플로어 가이드부는 공기 유동 방향으로 중간 부위부터 이루어진다.
상기에서, 디프 가이드부 또는 플로어 가이드부는, 단일개로 구비되거나 한 쌍이 차량 폭 방향으로 마주하게 구비되며, 공기 유동 방향으로 상류에서 하류로 갈수록 벌어지거나 좁아지게 형성되거나 평행하게 형성된다.
상기에서, 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며, 상기 에어 가이드부는 공조케이스의 바닥면에서 가열용 열교환기의 하면 및 콘솔벤트의 입구보다 낮은 높이로 돌출된다.
상기에서, 플로어벤트는 가열용 열교환기와 마주하는 위치에 배치되어, 가열용 열교환기를 통과한 공기가 바로 플로어벤트로 유입된다.
상기에서, 에어 가이드부는 가열용 열교환기의 하부에 배치된다.
상기에서, 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며, 하부에서 상부 방향으로 에어 가이드부, 콘솔벤트의 입구, 플로어벤트의 입구가 순차로 구성된다.
상기에서, 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며, 상기 콘솔벤트는 차량 폭 방향으로 공조케이스 중앙에 형성된다.
상기에서, 콘솔벤트의 입구는 에어 가이드부의 연장선 범위 내에 위치하도록 형성된다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 증발기를 통과한 냉풍을 전석플로어벤트로 원활히 안내하여 상하 온도차를 효율적으로 줄일 수 있다
또한, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 통기 저항을 최소화하는 구성으로 인해 풍량을 저하시키지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 에어 가이드부의 각도, 형상을 최적화하여 디프로스트벤트 및 플로어벤트의 온도성 제어를 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 측단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조케이스의 내부를 일부 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조케이스를 부분절개하여 하부유로를 도시한 사시도이며,
도 5는 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이고,
도 6은 도 4의 평면도이며,
도 7은 도 6의 변형 예를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도평가를 종래기술과 비교한 표이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치 벤트 모드를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 믹스 모드를 도시한 것이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 플로어 모드를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조케이스의 내부를 일부 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조케이스를 부분절개하여 하부유로를 도시한 사시도이며, 도 5는 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4의 평면도이다.
이하의 설명에서, 도 2의 좌우 방향이 차량 전후 방향이고, 도 6의 좌우 방향이 차량 폭 방향이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 공조케이스(110)를 구비한다. 공조케이스(110)의 내부에 공기유로가 형성되고, 출구에 공기토출구가 형성된다. 이 경우, 공기토출구는 차량 전석으로 공기를 토출하는 전석 공기토출구와 차량 후석으로 공기를 토출하는 후석 공기토출구로 구성된다. 전석 공기토출구는 디프로스트벤트(111), 페이스벤트(112) 및 전석플로어벤트(113)로 구성되며, 후석 공기토출구는 콘솔벤트(114) 및 후석플로어벤트(115)로 구성된다.
공조케이스(110)의 내부에는 복수개의 도어가 구비된다. 도어는 디프로스트벤트(111)의 개도를 조절하는 디프로스트도어(121)와 페이스벤트(112)의 개도를 조절하는 페이스도어(122)와, 전석플로어벤트(113) 및 후석플로어벤트(115)의 개도를 조절하는 플로어도어(123)와, 콘솔벤트(114)의 개도를 조절하는 콘솔도어(124)를 포함한다.
공조케이스(110)의 입구에는 블로어 유닛이 구비되며, 블로어 유닛은 내기와 외기를 선택적으로 유입한다. 블로어 유닛의 내부는 내기유로와 외기유로가 구획 형성된다. 공조케이스(110)의 공기유로에는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기가 공기 유동 방향으로 순차로 구비된다.
냉각용 열교환기는 증발기(102)로 구성되며, 가열용 열교환기는 히터코어(103)로 구성된다. 가열용 열교환기는 PTC등의 전열히터(104)를 더 구비할 수 있다. 이하의 설명에서, 냉각용 열교환기는 증발기(102)로 가열용 열교환기는 히터코어(103)로 한다.
공조케이스(110)의 공기유로는 분리벽(140)에 의해 상부유로(151)와 하부유로(152)로 구획된다. 블로어 유닛의 내기유로로 유입된 공기는 공조케이스(110)의 하부유로(152)로 유동하며, 블로어 유닛의 외기유로로 유입된 공기는 공조케이스(110)의 상부유로(151)로 유동한다. 분리벽(140)은 증발기(102)의 상류, 증발기(102)와 히터코어(103)의 사이 및 전열히터(104)의 하류에 대략 수평으로 연장 형성되어, 상부유로(151)와 하부유로(152)로가 상하로 구획된다.
공조케이스(110)의 내부 공기유로는 상하 방향으로 상부유로(151)와 하부유로(152)로 구획되어 2층류(2Layer) 타입으로 이루어진다. 2층류 차량용 공조장치는, 난방시 디포깅(Defogging) 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있다.
즉, 난방시 디포깅을 위해 차량 상부에는 외기를 공급하고 하부에는 내기를 순환시킴으로써, 상부로 공급되는 신선하고 저습한 외기를 이용하여 성에를 효과적으로 제거하는 동시에 탑승자에게 신선한 외부 공기를 제공하고, 따뜻한 내기를 하부로 공급하여 높은 난방 성능을 유지하도록 한다.
상부유로(151)에는 상부 템프도어(161)가 구비되고, 하부유로(152)에는 하부 템프도어(162)가 구비된다. 상부 템프도어(161) 및 하부 템프도어(162)는 증발기(102)와 히터코어(103) 사이에 구비되어, 히터코어(103)를 통과하는 공기와 바이패스하는 공기의 양을 조절한다.
상부유로(151)에는 히터코어(103)를 바이패스하는 상부 냉풍유로와 히터코어(103)를 통과하는 상부 온풍유로가 형성되며, 하부유로(152)에는 히터코어(103)를 통과하는 하부 온풍유로와 히터코어(103)를 바이패스하는 하부 냉풍유로가 형성된다. 상부 냉풍유로, 상부 온풍유로, 하부 온풍유로 및 하부 냉풍유로는 상부에서 하부 방향으로 순차로 형성된다.
전석플로어벤트(113)는 차량 전석의 하측인 탑승자의 발 쪽으로 공기를 토출하기 위한 것이고, 후석플로어벤트(115)는 차량 후석의 하측인 탑승자의 발 쪽으로 공기를 토출하기 위한 것이며, 콘솔벤트(114)는 차량 후석의 상측으로 공기를 토출하기 위한 것이다. 아울러, 디프로스트벤트(111)는 차량 창측으로 공기를 토출하기 위한 것이며, 페이스벤트(112)는 차량 전석의 상측으로 공기를 토출하기 위한 것이다.
공조케이스(110)는 상부케이스와 하부케이스(110a)가 상하 방향으로 결합되어 완성될 수 있다. 하부케이스(110a)는 증발기(102) 및 히터코어(103)의 하부를 커버한다. 또한, 공조케이스(110)는 세퍼레이터(190)를 구비한다. 세퍼레이터(190)는 공조케이스(110)의 공기유로를 차량 폭 방향으로 구획한다. 즉, 공조케이스(110)의 공기유로는 세퍼레이터(190)에 의해 좌측유로와 우측유로로 구획되어, 운전석과 조수석의 개별적인 공조 제어를 가능하게 할 수 있다.
특히, 하부유로(152)에 에어 가이드부(200)가 구비된다. 에어 가이드부(200)는 증발기(102)를 통과한 후 히터코어(103)를 바이패스하는 하부유로(152)의 공기를 전석플로어벤트(113)로 안내하는 기능을 한다. 에어 가이드부(200)는 증발기(102)를 통과한 냉풍이 전석플로어벤트(113)의 입구(오프닝) 방향으로 잘 토출될 수 있도록 안내하여, 상하 온도차를 줄인다. 즉, 에어 가이드부(200)는 디프로스트벤트(111)와 플로어벤트 간의 온도차를 줄이는 기능을 한다.
에어 가이드부(200)는 하부케이스(110a)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 에어 가이드부(200)는 비교적 얇은 판 형상이 공조케이스(110)의 바닥면에 세워진 형상으로서, 리브 형상으로 이루어진다. 따라서, 에어 가이드부(200)를 별물로 제작하지 않고 하부케이스(110a)의 사출 성형시 일체로 에어 가이드부(200)를 함께 성형하여 제조 비용을 증가시키지 않는다.
에어 가이드부(200)는 하부유로(152)에 저항체로 작용하여 전석플로어벤트(113)로 토출되는 공기의 일부를 상부유로(151) 측으로 안내한다. 이 경우, 전석플로어벤트(113)는 상하 방향으로 히터코어(103)와 동일 선상에 배치된다. 즉, 플로어벤트는 히터코어(103)와 마주하는 위치에 배치되어, 히터코어(103)를 통과한 공기가 바로 플로어벤트로 유입된다. 히터코어(103)를 통과한 공기는 대부분 저항없이 전석플로어벤트(113)로 토출되려는 경향이 있다.
즉, 에어 가이드부(200)는 하부유로(152)에서 저항체 기능을 함으로써, 히터코어(103)와 동일 선상에 놓여서 전석플로어벤트(113)의 입구로 토출되던 유로에 통기저항을 높여주어 공기를 일부 상측으로 밀어주는 기능을 한다. 이로 인해, 디프로스트벤트(111)와 플로어벤트 간의 상하온도차를 줄일 수 있다. 아울러, 에어 가이드부는 콘솔벤트(114)로 토출되는 공기의 일부를 가이드하여 플로어벤트로 안내한다.
전석플로어벤트(113)는 차량 폭 방향으로 공조케이스(110)의 양측면에 형성된다. 아울러, 후석플로어벤트(115)는 차량 전후 방향으로 공조케이스(110)의 후면에 형성된다. 콘솔벤트(114)는 차량 전후 방향으로 공조케이스(110)의 후면에 형성된다. 즉, 하부에서 상부 방향으로 에어 가이드부(200), 콘솔벤트(114)의 입구, 후석플로어벤트(115)의 입구가 순차로 구성된다.
또한, 에어 가이드부(200)는 히터코어(103)의 하부에 배치된다. 즉, 에어 가이드부(200)는 히터코어(103)의 하부에 형성되는 하부 냉풍유로에 형성된다. 상세하게는, 에어 가이드부(200)는 하부케이스(110a)의 바닥면에서 상부로 돌출되며, 세퍼레이터(190)를 기준으로 양측에 한 쌍이 형성된다.
에어 가이드부(200)는 공조케이스(110)의 바닥면에서 돌출 형성된다. 에어 가이드부(200)의 돌출 높이는 히터코어(103)의 하면 및 콘솔벤트(114)의 입구보다 낮은 높이로 돌출된다. 도 5에 도시된 것처럼, 에어 가이드부(200)의 상단 높이(h1)는 콘솔벤트의 입구 하단 높이(h2) 또는 히터코어의 하단 높이(h3)보다 낮게 형성된다. 아울러, 콘솔벤트(114)의 입구 높이는 플로어벤트의 하단 높이(h4)보다 낮게 형성된다.
에어 가이드부(200)의 높이를 히터코어(103)의 하면 및 콘솔벤트(114)의 입구보다 낮게 형성함으로써, 에어 가이드부(200)가 히터코어(103)의 하류측 유로에서 공기 저항체 역할을 하지 않고 하부 냉풍유로에서 가이드 기능을 충실히 수행할 수 있다. 따라서, 에어 가이드부(200)의 구성으로 인한 풍량 저하를 방지할 수 있다.
아울러, 에어 가이드부(200)는 공기유로 상류에서 하류로 갈수록 전석플로어벤트(113)의 입구를 향해 경사지게 연장 형성된다. 즉, 한 쌍의 에어 가이드부(200)는 세퍼레이터(190)를 기준으로 차량 전방(상류)에서 후방(하류)으로 갈수록 양측으로 벌어지는 형상을 갖는다. 이러한 구성을 통해, 증발기(102)를 통과한 공기 중 공조케이스(110)의 후면에 형성된 후석플로어벤트(115)로 유동하려는 공기를 공조케이스(110)의 양측에 형성된 전석플로어벤트(113)로 안내하여 상하온도차 개선에 기여하게 된다.
또한, 콘솔벤트(114)의 입구는 에어 가이드부(200)의 연장선 범위 내에 위치하도록 형성된다. 이러한 구성을 통해, 에어 가이드부(200)가 콘솔벤트(114)의 입구 양측에 위치한 전석플로어벤트(113)로의 가이드 기능을 더욱 충실히 수행할 수 있고, 콘솔벤트(114)로 토출되는 공기의 저항체 역할을 하지 않아 풍량의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 에어 가이드부(200)는 디프 가이드부(251)와 플로어 가이드부(252)를 적어도 하나 구비한다. 즉, 에어 가이드부(200)는 디프 가이드부(251)만 구비하거나, 플로어 가이드부(252)만 구비하거나, 디프 가이드부(251)와 플로어 가이드부(252)를 모두 구비할 수 있다.
에어 가이드부(200)는 증발기(102)의 하류측 공조케이스(110) 바닥면에서 공기 유동 방향을 따라 연장 형성된다. 즉, 에어 가이드부(200)는 차량 전방에서 후방을 향해 길게 연장 형성된다. 디프 가이드부(251)는 공기 유동 방향으로 중간 부위까지 이루어지며, 플로어 가이드부(252)는 공기 유동 방향으로 중간 부위부터 이루어진다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼, 디프 가이드부(251)는 에어 가이드부(200)의 차량 전방측 단부로부터 에어 가이드부(200)의 차량 전후 방향으로 대략 중간 부위까지 구간이며, 플로어 가이드부(252)는 에어 가이드부(200)의 차량 전후 방향으로 대략 중간 부위부터 에어 가이드부(200)의 차량 후방측 단부까지 구간이다. 디프 가이드부(251)는 디프로스트벤트(111)로 유동하는 공기 유동을 제어하는 기능을 하며, 플로어 가이드부(252)는 전석플로어벤트(113) 또는 후석플로어벤트(115)로 유동하는 공기 유동을 제어하는 기능을 한다.
이와 같이, 디프 가이드부(251) 및 플로어 가이드부(252)를 차량 전후 방향으로 구분 형성함으로써, 디프 가이드부(251) 및 플로어 가이드부(252)의 각도 및 형상을 적절히 구성하여 디프로스트벤트(111) 및 플로어벤트의 토출 온도를 효과적으로 제어할 수 있다.
디프 가이드부(251) 또는 플로어 가이드부(252)는 단일개로 구비되거나 한 쌍이 차량 폭 방향으로 마주하게 구비될 수 있다. 아울러, 디프 가이드부(251) 또는 플로어 가이드부(252)는 공기 유동 방향으로 상류에서 하류로 갈수록 벌어지거나 좁아지게 형성되거나 평행하게 형성될 수 있다.
아울러, 에어 가이드부(200)는 그 연장 길이를 적절히 조절할 수 있고, 도 8의 점선과 같이 경사각도를 다르게 조절하여 디프로스트벤트 또는 플로어벤트로의 공기 안내량을 적절히 제어할 수 있다.
도 7은 도 6의 변형 예를 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 에어 가이드부(200)의 형상은 "라지 V", "스몰 v", "U", "Y"자 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
즉, (a)와 같이, 디프 가이드부(251)는 하류로 갈수록 벌어지는 형상이고 플로어 가이드부(252)는 평행하게 연장된 형상으로 형성할 수 있다. 또한, (b)와 같이, 디프 가이드부(251)는 하류로 갈수록 벌어지는 형상이고 플로어 가이드부(252)는 생략할 수 있다. 이러한 형상을 통해, 디프로스트벤트(111)의 온도를 제어하고 플로어벤트로의 풍량에는 상대적으로 영향을 주지 않도록 구성할 수 있다.
아울러, (c)와 같이, 디프 가이드부(251)는 단일개로 형성하고 플로어 가이드부(252)는 하류로 갈수록 벌어지는 형상으로 형성할 수 있다. 이러한 형상을 통해, 디프로스트벤트(111)의 온도 제어에는 최소한으로 영향을 주도록 하고 후석플로어벤트(115)에 비해 전석플로어벤트(113)로 공기를 더 많이 안내하도록 할 수 있다.
또한, (d)와 같이, 디프 가이드부(251)는 하류로 갈수록 벌어지는 형상이고 플로어 가이드부(252)는 하류로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성할 수 있다. 이러한 형상을 통해, 디프로스트벤트(111)의 온도를 제어하고 전석플로어벤트(113)에 비해 후석플로어벤트(115)로 공기를 더 많이 안내하도록 할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 온도평가를 종래기술과 비교한 표이다.
도 8을 참조하면, 플로어 모드 시, 에어 가이드부가 없는 종래기술의 차량용 공조장치의 경우, 플로어벤트의 평균 토출온도는 44.3℃이고 디프로스트벤트의 평균 토출온도는 11.5℃로서, 상하 온도차는 44.3 - 11.5 = 32.8℃인 것을 확인할 수 있다. 본 발명은 에어 가이드부를 구비함에 따라, 플로어벤트의 평균 토출온도는 29.5℃이고 디프로스트벤트의 평균 토출온도는 12.8℃로서, 상하 온도차는 29.5 - 12.8 = 16.7℃인 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 에어 가이드부를 구비함에 따라, 플로어벤트의 평균 토출온도는 14.8℃ 감소되었고 디프로스트벤트의 평균 토출온도는 1.3℃ 상승된 것을 확인할 수 있다. 이로 인해, 디프로스트벤트와 플로어벤트 간의 상하 온도차를 15℃이상 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치 벤트 모드를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 벤트 모드 시, 상부 템프도어(161) 및 하부 템프도어(162)는 상부 온풍유로와 하부 온풍유로를 각각 폐쇄한다. 또한, 콘솔도어(124)는 콘솔벤트(114)를 개방한다. 플로어도어(123)는 전석플로어벤트(113) 및 후석플로어벤트(115)를 폐쇄한다. 증발기(102)를 통과한 상부유로의 냉풍은 히터코어(103)를 바이패스하고 상부 냉풍유로를 지나 페이스벤트(112)를 통해 실내로 토출되며, 하부유로의 냉풍은 하부 냉풍유로를 지나 콘솔벤트(114)를 통해 실내로 토출된다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 믹스 모드를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 믹스 모드 시, 상부 템프도어(161)는 상부 온풍통로와 상부 냉풍통로를 모두 개방하며, 하부 템프도어(162)는 하부 온풍통로와 하부 냉풍통로를 모두 개방한다. 콘솔도어(124)는 콘솔벤트(114)를 개방한다. 플로어도어(123)는 전석플로어벤트(113) 및 후석플로어벤트(115)를 개방한다.
증발기(102)를 통과한 상부유로의 공기 중 일부는 히터코어(103)를 바이패스하고 상부 냉풍유로를 지나며 다른 일부는 히터코어(103)를 통과하여 상부 온풍유로를 지나 페이스벤트(112) 또는 디프로스트벤트(111)를 통해 실내로 토출된다.
증발기(102)를 통과한 하부유로의 공기 중 일부는 히터코어(103)를 바이패스하고 하부 냉풍유로를 지나며 다른 일부는 히터코어(103)를 통과하여 하부 온풍유로를 지나 전석플로어벤트(113), 콘솔벤트(114) 및 후석플로어벤트(115)를 통해 실내로 토출된다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 플로어 모드를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 상부 템프도어(161) 및 하부 템프도어(162)는 상부 냉풍유로와 하부 냉풍유로를 각각 폐쇄한다. 또한, 콘솔도어(124)는 콘솔벤트(114)를 폐쇄하고 플로어도어(123)는 전석플로어벤트(113) 및 후석플로어벤트(115)를 개방한다. 증발기(102)를 통과하고 히터코어(103) 및 전열히터(104)를 통과한 상부유로의 온풍은 상부 온풍유로를 지나 디프로스트벤트(111)를 통해 실내로 토출되며, 증발기(102)를 통과하고 히터코어(103) 및 전열히터(104)를 통과한 하부유로의 온풍은 하부 온풍유로를 지나 전석플로어벤트(113) 및 후석플로어벤트(115)를 통해 실내로 토출된다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 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.
102: 증발기 103: 히터코어
104: 전열히터 110: 공조케이스
111: 디프로스트벤트
112: 페이스벤트 113: 전석플로어벤트
114: 콘솔벤트 115: 후석플로어벤트
121: 디프로스트도어 122: 페이스도어
123: 플로어도어 124: 콘솔도어
140: 분리벽 151: 상부유로
152: 하부유로 161: 상부 템프도어
162: 하부 템프도어 190: 세퍼레이터
200: 에어 가이드부 251: 디프 가이드부
252: 플로어 가이드부

Claims (15)

  1. 내부에 공기유로가 형성되고 공기토출구가 형성된 공조케이스와, 상기 공조케이스의 공기유로에 구비되는 냉각용 열교환기 및 가열용 열교환기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스의 내부 공기유로는 상부유로와 하부유로로 구획되고,
    상기 공기토출구는 차량 하측으로 공기를 토출하기 위한 플로어벤트를 구비하며,
    상기 하부유로에, 냉각용 열교환기를 통과한 후 가열용 열교환기를 바이패스하는 하부유로의 공기를 전석플로어벤트로 안내하는 에어 가이드부가 구비되는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공조케이스는 냉각용 열교환기의 하부를 커버하는 하부케이스를 구비하고,
    상기 에어 가이드부는 하부케이스에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며,
    상기 에어 가이드부는 콘솔벤트로 토출되는 공기의 일부를 가이드하여 플로어벤트로 안내하는 차량용 공조장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플로어벤트는 차량 전석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 전석플로어벤트 및 차량 후석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 후석플로어벤트로 구성되고,
    상기 전석플로어벤트는 차량 폭 방향으로 공조케이스의 양측면에 형성되며, 상기 후석플로어벤트는 차량 전후 방향으로 공조케이스의 후면에 형성되는 차량용 공조장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    공조케이스의 공기유로를 차량 폭 방향으로 구획하는 세퍼레이터를 구비하고,
    상기 에어 가이드부는 하부케이스의 바닥면에서 상부로 돌출되며 상기 세퍼레이터를 기준으로 양측에 한 쌍이 형성되는 차량용 공조장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 에어 가이드부는 공기유로 상류에서 하류로 갈수록 전석플로어벤트의 입구를 향해 경사지게 연장 형성된 차량용 공조장치.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기토출구는 차량 창측으로 공기를 토출하기 위한 디프로스트벤트와 차량 전석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 전석플로어벤트와 차량 후석의 하측으로 공기를 토출하기 위한 후석플로어벤트를 구비하며,
    상기 에어 가이드부는, 디프로스트벤트로 유동하는 공기 유동을 제어하는 디프 가이드부와, 전석플로어벤트 또는 후석플로어벤트로 유동하는 공기 유동을 제어하는 플로어 가이드부를 적어도 하나 구비하는 차량용 공조장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 에어 가이드부는 냉각용 열교환기 하류측 공조케이스 바닥면에서 공기 유동 방향을 따라 연장 형성되며,
    상기 디프 가이드부는 공기 유동 방향으로 중간 부위까지 이루어지고, 상기 플로어 가이드부는 공기 유동 방향으로 중간 부위부터 이루어지는 차량용 공조장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 디프 가이드부 또는 플로어 가이드부는,
    단일개로 구비되거나 한 쌍이 차량 폭 방향으로 마주하게 구비되며, 공기 유동 방향으로 상류에서 하류로 갈수록 벌어지거나 좁아지게 형성되거나 평행하게 형성되는 차량용 공조장치.
  10. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며,
    상기 에어 가이드부는 공조케이스의 바닥면에서 가열용 열교환기의 하면 및 콘솔벤트의 입구보다 낮은 높이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플로어벤트는 가열용 열교환기와 마주하는 위치에 배치되어, 가열용 열교환기를 통과한 공기가 바로 플로어벤트로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어 가이드부는 가열용 열교환기의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  13. 제4 항에 있어서,
    상기 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며,
    하부에서 상부 방향으로 에어 가이드부, 콘솔벤트의 입구, 플로어벤트의 입구가 순차로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 공기토출구는 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트를 구비하며,
    상기 콘솔벤트는 차량 폭 방향으로 공조케이스 중앙에 형성되는 차량용 공조장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    콘솔벤트의 입구는 에어 가이드부의 연장선 범위 내에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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