KR20230145808A - 차량용 후석 공조장치 - Google Patents

차량용 후석 공조장치 Download PDF

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KR20230145808A
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김용호
김학규
정재원
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한온시스템 주식회사
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Abstract

상하 온도차를 최적 제어 가능하고 콘솔벤트 유로의 통기 저항을 줄여 풍량을 증대시킬 수 있는 차량용 후석 공조장치가 개시된다. 따른 차량용 후석 공조장치는 전석 공조장치에 연결되어 차량 후석 측으로 공조풍을 공급하는 차량용 후석 공조장치에 있어서, 일측이 상기 전석 공조장치에 연결되고 타측에 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 복수의 토출구가 형성된 케이스; 및 상기 케이스에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가열하는 전열히터를 포함하며, 상기 전열히터는 케이스 내의 공기유로 중 일부 영역에만 구비된다.

Description

차량용 후석 공조장치{REAR AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 후석용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 전석 공조장치에 연결되어 콘솔벤트 및 후석플로어벤트 측으로 공기를 토출하도록 구성된 차량용 후석 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
차량의 후석 공조를 위해 콘솔 측에 별도의 후석 공조장치를 설치할 수 있으며, 도 1은 종래의 후석 공조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 차량용 공조장치는 3존(운전석, 조수석, 후석)의 독립적인 풍량 제어가 가능하게 구성된다. 종래의 후석 공조장치(10)는 전석 공조장치에 연결되어 공조풍을 공급받고 차량 실내로 토출하도록 이루어진다. 차량 전석 공조장치는 공조케이스와, 냉각수단 및 가열수단과, 템프도어 및 모드도어를 포함한다.
공조케이스의 내부에는 공기 유로가 형성되며, 내부의 공기 유로로 공기를 강제 송풍하기 위한 송풍유닛이 구비된다. 냉각수단 및 가열수단은 공조케이스의 내부에 순차로 설치된다. 냉각수단은 증발기로 구성되며, 가열수단은 히터코어로 구성될 수 있다. 템프도어는 증발기와 히터코어의 사이에 설치되어, 히터코어를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절한다. 모드도어는 공기토출구의 개도를 조절한다.
후석 공조장치(10)는 케이스(1)를 구비한다. 케이스(1)의 일측에는 전석 공조장치와 연결되어 공기를 내부로 유입하기 위한 공기유입구(2)가 형성되며, 공기유입구의 하류에 블로워(30)를 구비한다. 후석 공조장치(10)는 모드덕트(20)를 구비하며, 모드덕트(20)는 연결덕트(12)를 통해 블로워(30) 하류측에 연결된다. 후석 공조장치(10) 내부에는 공기 유동 방향으로 블로워(30) 하류에 모드도어(16)를 구비한다.
모드도어(16)의 작동에 따라, 공조풍이 콘솔벤트토출구(15) 또는 플로어벤트토출구(17)로 선택적으로 유동한다. 플로어벤트토출구(17)는 연결덕트(12)를 통해 모드덕트(20)에 연결된다. 모드덕트(20)로 토출되는 공기는 모드덕트(20) 내부에 설치된 도어의 작동에 따라 후석플로어벤트(13) 또는 B-필라벤트(14) 측으로 선택적으로 유동한다. B-필라벤트(14)는 모드덕트(20)에 B-필라덕트(19)를 통해 연결된다. 한편, 후석 공조장치(10)에는 후석의 난방 성능을 개선하기 위해 전열히터인 별도의 PTC히터(35)를 구비한다.
이와 같이, 종래의 후석 공조장치(10)는 PTC히터(35)가 공기 유동 방향으로 모드도어(16)의 전단(상류측)에 위치한다. 콘솔벤트토출구(15)와 플로어벤트토출구(17)로 모두 공기를 토출하는 바이레벨모드 시, 콘솔벤트토출구(15)를 통한 공기 토출 온도와 플로어벤트토출구(17)를 통한 공기 토출 온도가 동일하여 상하 온도차를 벌어지지 않는다.
탑승자는 얼굴쪽으로는 비교적 차가운 바람을 발 쪽으로는 비교적 따뜻한 바람을 원하는데, 종래의 후석 공조장치(10)는 전술한 PTC히터(35)와 모드도어(16)의 설치 구조상 이러한 목적을 달성할 수 없다. 아울러, 벤트모드 시, 모든 공기가 PTC히터(35)를 통과하여 콘솔벤트토출구(15)로 토출되므로, 통기저항이 크게 발생하여 풍량이 저하되는 문제가 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상하 온도차를 최적 제어 가능하고 콘솔벤트 유로의 통기 저항을 줄여 풍량을 증대시킬 수 있는 차량용 후석 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 후석 공조장치는 전석 공조장치에 연결되어 차량 후석 측으로 공조풍을 공급하는 차량용 후석 공조장치에 있어서, 일측이 상기 전석 공조장치에 연결되고 타측에 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 복수의 토출구가 형성된 케이스; 및 상기 케이스에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가열하는 전열히터를 포함하며, 상기 전열히터는 케이스 내의 공기유로 중 일부 영역에만 구비된다.
상기 케이스의 공기유로를 제1 유로 및 제2 유로로 구획하는 구획벽을 구비하고, 상기 전열히터는 제1 유로와 제2 유로 중 하나에만 구비된다.
상기 토출구는 콘솔벤트토출구와 플로어벤트토출구를 구비하고, 상기 콘솔벤트토출구는 플로어벤트토출구보다 상부에 형성되며, 상기 제1 유로와 제2 유로는 구획벽에 의해 상하로 구획되고, 상기 전열히터는 제2 유로에만 구비된다.
상기 케이스에는 복수의 토출구로 공기를 송풍하는 블로워가 구비되고, 상기 블로워는 공기 유동 방향으로 전열히터의 상류에 배치된다.
상기 케이스에는 복수의 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되고, 모드도어의 작동에 따라 구획벽과 연계하여 콘솔벤트토출구와 플로어벤트토출구의 독립 유로가 형성된다.
상기 구획벽은 공기 유동 방향으로 블로워의 하류에서 수평 방향으로 형성되어 토출구까지 연장된다.
상기 케이스에는 복수의 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되고, 상기 모드도어가 특정 각도에서 구획벽에 인접하게 위치하여 각 토출구로 향하는 유로를 구획한다.
제1 유로로 유동하는 공기는 전열히터를 바이패스하여 토출구로 토출되고, 제2 유로로 유동하는 공기는 전열히터를 반드시 통과한 후 토출구로 토출되며, 제1 유로를 통과한 공기와 제2 유로를 통과한 공기는 공기 유동 방향으로 구획벽의 하류에서 혼합되어 토출구로 토출되거나, 각각 상하 토출구로 분리되어 토출된다.
바이레벨모드 시, 모드도어가 구획벽과 나란하게 회전 제어되어 제1 유로를 통해 이동한 공기는 콘솔벤트토출구로 토출되고, 제2 유로를 통해 이동한 공기는 전열히터를 통과 후 플로어벤트토출구로 토출된다.
벤트모드 시, 모드도어가 제1 유로 및 제2 유로를 모두 콘솔벤트토출구와 연통하도록 회전 제어되어 제1 유로 및 제2 유로를 통해 이동한 공기가 모두 콘솔벤트토출구로 토출된다.
본 발명에 따른 차량용 후석 공조장치는 바이레벨모드 시 플로어벤트토출구의 토출 온도를 콘솔벤트토출구의 토출 온도 대비 높게 제어 가능하여 상호 온도차를 최적 제어 가능하다. 또한, 벤트모드 시, 콘솔벤트토출구 유로의 통기 저항을 줄여 풍량이 증대되므로 차량 후석의 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 후석 공조장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 종래의 차량용 후석 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전석 공조장치 및 후석 공조장치를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 후석 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 후석 공조장치의 바이레벨모드를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 후석 공조장치의 벤트모드를 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 후석 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명에서 도 4의 좌우 방향이 차량 전후 방향이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 전석 공조장치(300) 및 후석 공조장치(100)로 구성된다. 후석 공조장치(100)는 전석 공조장치(300)에 연결되어 공조풍을 공급받고 차량 실내로 토출하도록 이루어진다. 전석 공조장치(300)는 메인케이스(310)와, 송풍유닛(400)과, 냉각수단 및 가열수단과, 템프도어 및 전석모드도어를 포함한다.
메인케이스(310)의 내부에는 공기 유로가 형성되며, 일측에 공기유입구가 형성되고 타측에 복수의 공기토출구가 형성된다. 송풍유닛(400)은 메인케이스(310) 내부의 공기 유로로 내기 또는 외기를 선택적으로 송풍하도록 구성된다. 냉각수단 및 가열수단은 메인케이스(310)의 내부에 순차로 설치된다. 냉각수단은 증발기로 구성되며, 가열수단은 히터코어로 구성될 수 있다.
템프도어는 증발기와 히터코어의 사이에 설치되어, 히터코어를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절함으로써 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절한다. 전석모드도어는 복수의 공기토출구의 개도를 조절한다. 전석모드도어는 디프로스트벤트의 개도를 조절하는 디프도어, 페이스벤트의 개도를 조절하는 벤트도어, 플로어벤트의 개도를 조절하는 플로어도어를 포함하여 이루어진다.
후석 공조장치(100)는 전석 공조장치(300)의 복수의 공기토출구 중 하나에 연결되어, 증발기 또는 히터코어를 통과해 냉각 또는 가열된 공조풍을 차량 후석 측으로 공급하도록 구성된다. 후석 공조장치(100)는 케이스(101)와, 블로워(110)와, 전열히터(200) 및 모드도어(106)를 구비한다.
케이스(101)는 일측에 유입구(102)가 형성되며, 유입구(102)가 전석 공조장치(300)에 연결된다. 또한, 케이스(101)의 타측에 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 복수의 토출구가 형성된다. 전석 공조장치(300)로부터 유입구(102)를 통해 유입된 공조풍은 케이스(101)의 내부로 이동한다. 케이스(101)의 토출구는 공조풍을 탑승객 얼굴 측으로 토출하기 위한 콘솔벤트토출구(107)와, 공조풍을 탑승객 발 측으로 토출하기 위한 플로어벤트토출구(108)로 이루어진다. 콘솔벤트토출구(107)는 플로어벤트토출구(108)보다 상부에 형성된다.
블로워(110)는 공기 유동 방향으로 케이스(101)의 유입구(102) 하류에 배치된다. 블로워(110)는 블로워모터 및 블로워휠로 구성되어, 복수의 토출구로 공기를 송풍하여 유입구(102)로부터 유입된 공조풍을 차량 후석까지 불어낼 수 있도록 한다. 블로워(110)는 블로워모터의 회전축이 수직방향으로 배치되어, 블로워휠이 수평회전한다. 블로워(110)의 상부에 형성된 흡기구(103)로 흡입된 공기는 블로워(110)에 의해 배출구(109)를 통해 수평방향으로 이동한다. 블로워(110)는 공기 유동 방향으로 전열히터(200)의 상류에 배치된다.
후석 공조장치(100)는 모드덕트(160)를 구비하며, 모드덕트(160)는 연결덕트(120)를 통해 플로어벤트토출구(108)에 연결된다. 모드덕트(160) 내부에는 후석플로어벤트(130)로 향하는 공기양과 B-필라벤트(140)로 향하는 공기양을 조절하는 도어가 구비된다. B-필라벤트(140)는 공조풍을 차량 폭방향 양측의 상부 측으로 토출하기 위한 것이다. 즉, 공기 유동 방향으로 케이스(101)의 토출구는 크게 2개의 유로로 나뉜다. 하나는 상부 방향으로 개구되어 콘솔벤트로 향하는 유로이며, 다른 하나는 하부 방향으로 개구되어 모드덕트(160)로 향하는 유로이다.
모드덕트(160)로 유동하는 공기는 전술한 도어의 회전 작동에 따라 후석플로어벤트(130) 또는 B-필라벤트(140) 측으로 선택적으로 유동한다. B-필라벤트(140) 측으로 유동하는 공기는 모드덕트(160)에서 차량 폭방향으로 연장되다 상부 방향으로 연장된 B-필라덕트(170)를 따라 이동하여 B-필라벤트(140)를 통해 차량 후석으로 토출된다.
전열히터(200)는 케이스(101)에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가열한다. 즉, 전열히터(200)는 전원의 인가에 따라 발열하는 PTC히터 등으로 구성되어, 전열히터(200)를 통과하는 공기는 가열된다. 특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 후석 공조장치(100)는 전열히터(200)가 케이스 내의 공기유로 중 일부 영역에만 구비되도록 구성된다. 이러한 구성을 통해, 차량 후석의 상하 온도차를 효과적으로 개선할 수 있다.
차량용 후석 공조장치(100)는 구획벽(210)을 구비한다. 구획벽(210)은 케이스(101)의 공기유로를 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)로 구획한다. 이 경우, 전열히터(200)는 제1 유로(104)와 제2 유로(105) 중 하나에만 구비된다. 더욱 상세하게는, 제1 유로(104)와 제2 유로(105)는 구획벽(210)에 의해 상하로 구획되며, 전열히터(200)는 제2 유로(105)에만 구비된다.
또한, 케이스(101)에는 복수의 토출구의 개도를 조절하는 모드도어(106)가 구비된다. 모드도어(106)는 공기 유동 방향으로 전열히터(200)의 하류측 케이스(101)에 회전 가능하게 구비된다. 모드도어(106)의 회전 작동에 따라 구획벽(210)과 연계하여 콘솔벤트토출구(107)와 플로어벤트토출구(108)의 독립 유로가 형성된다.
구획벽(210)은 공기 유동 방향으로 블로워(110)의 하류에서 수평 방향으로 형성되어 토출구까지 연장된다. 모드도어(106)는 특정 각도에서 구획벽(210)에 인접하게 위치하여 각 토출구로 향하는 유로를 구획한다. 이 경우, 특정 각도는 모드도어(106)가 시계 방향으로 최대 회전되어 콘솔벤트토출구(107)를 폐쇄하는 각도와 반 시계 방향으로 최대 회전되어 플로어벤트토출구(108)를 폐쇄하는 각도의 중간 정도이다.
한편, 제1 유로(104)로 유동하는 공기는 전열히터(200)를 바이패스하여 토출구로 토출되고, 제2 유로(105)로 유동하는 공기는 전열히터(200)를 반드시 통과한 후 토출구로 토출된다. 또한, 제1 유로(104)를 통과한 공기와 제2 유로(105)를 통과한 공기는 공기 유동 방향으로 구획벽(210)의 하류에서 혼합되어 토출구로 토출되거나, 각각 상하 토출구로 분리되어 토출된다.
즉, 바이레벨모드 시, 도 5에 도시된 것처럼 모드도어(106)는 구획벽(210)과 나란하게 회전 제어되어, 제1 유로(104)를 통해 이동한 공기는 콘솔벤트토출구(107)로 토출되고, 제2 유로(105)를 통해 이동한 공기는 전열히터(200)를 통과 후 플로어벤트토출구(108)로 토출된다. 이 경우, 구획벽(210)과 모드도어(106)는 연속적인 격벽으로 작용한다. 전석 공조장치(300)에서 공급된 공기는 제1 유로(104)를 통해 콘솔벤트토출구(107)로 토출된다. 또한, 전석 공조장치(300)에서 공급된 공기는 제2 유로(105)의 전열히터(200)를 통과하면서 가열되어 제1 유로(104)의 공기보다 높은 온도로 플로어벤트토출구(108)로 토출된다. 이 경우, 제1 유로(104)의 공기와 제2 유로(105)의 공기는 구획벽(210)의 시작점부터 각 토출구로 나갈때까지 혼합되지 않기 때문에, 상하 온도차를 더욱 최적화 가능한 것이다.
아울러, 벤트모드 시, 도 6에 도시된 것처럼 모드도어(106)는 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)를 모두 콘솔벤트토출구(107)와 연통하도록 회전 제어되어, 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)를 통해 이동한 공기가 모두 콘솔벤트토출구(107)로 토출된다. 모드도어(106)는 플로어벤트토출구(108)를 폐쇄하고 있다. 전석 공조장치(300)에서 공급된 공기는 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)를 통해 콘솔벤트토출구(107)로 토출된다. 이 경우, 제1 유로(104)에 전열히터(200)가 없어 그만큼 공기 저항을 줄어든다.
한편, 플로어모드 시, 도 4에 도시된 것처럼 모드도어(106)는 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)를 모두 플로어벤트토출구(108)와 연통하도록 회전 제어되어, 제1 유로(104) 및 제2 유로(105)를 통해 이동한 공기가 모두 플로어벤트토출구(108)로 토출된다. 모드도어(106)는 콘솔벤트토출구(107)를 폐쇄하고 있다.
정리하면, 구획벽(210)으로 공기유로를 상하로 분리시키고 모드도어(106)의 작동에 따라 콘솔벤트토출구(107)와 플로어벤트토출구(108)의 독립 유로를 구성할 수 있다. 또한, 하측 유로인 제2 유로(105)에만 전열히터(200)를 구성함으로써, 전열히터(200)의 사이즈를 축소 가능하고 제1 유로(104)에는 전열히터(200)가 구성되지 않음에 따라 콘솔벤트토출구(107)로 토출되는 유로의 통기 저항을 감소시킬 수 있게 된다.
콘솔벤트토출구(107)와 플로어벤트토출구(108)로 공기가 모두 토출되는 바이레벨모드 시, 플로어벤트토출구(108)의 토출 온도를 콘솔벤트토출구(107)의 토출 온도 대비 높게 제어 가능하여 상호 온도차를 최적 제어 가능하다. 또한, 벤트모드 시, 콘솔벤트토출구(107) 유로의 통기 저항을 줄여 풍량이 증대되므로 차량 후석의 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 후석 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.
100: 후석 공조장치 101: 케이스
102: 유입구 103: 흡기구
104: 제1 유로 105: 제2 유로
106: 모드도어 107: 콘솔벤트토출구
108: 플로어벤트토출구 110: 블로워
130: 후석플로어벤트 140: B-필라벤트
160: 모드덕트 170: B-필라덕트
200: 전열히터 210: 구획벽
300: 전석 공조장치 310: 메인케이스
400: 송풍유닛

Claims (10)

  1. 전석 공조장치에 연결되어 차량 후석 측으로 공조풍을 공급하는 차량용 후석 공조장치에 있어서,
    일측이 상기 전석 공조장치에 연결되고 타측에 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 복수의 토출구가 형성된 케이스; 및
    상기 케이스에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가열하는 전열히터를 포함하며,
    상기 전열히터는 케이스 내의 공기유로 중 일부 영역에만 구비되는 차량용 후석 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스의 공기유로를 제1 유로 및 제2 유로로 구획하는 구획벽을 구비하고,
    상기 전열히터는 제1 유로와 제2 유로 중 하나에만 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 토출구는 콘솔벤트토출구와 플로어벤트토출구를 구비하고, 상기 콘솔벤트토출구는 플로어벤트토출구보다 상부에 형성되며,
    상기 제1 유로와 제2 유로는 구획벽에 의해 상하로 구획되고, 상기 전열히터는 제2 유로에만 구비되는 차량용 후석 공조장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 케이스에는 복수의 토출구로 공기를 송풍하는 블로워가 구비되고, 상기 블로워는 공기 유동 방향으로 전열히터의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 케이스에는 복수의 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되고,
    모드도어의 작동에 따라 구획벽과 연계하여 콘솔벤트토출구와 플로어벤트토출구의 독립 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 구획벽은 공기 유동 방향으로 블로워의 하류에서 수평 방향으로 형성되어 토출구까지 연장되는 차량용 후석 공조장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 케이스에는 복수의 토출구의 개도를 조절하는 모드도어가 구비되고,
    상기 모드도어가 특정 각도에서 구획벽에 인접하게 위치하여 각 토출구로 향하는 유로를 구획하는 차량용 후석 공조장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    제1 유로로 유동하는 공기는 전열히터를 바이패스하여 토출구로 토출되고, 제2 유로로 유동하는 공기는 전열히터를 반드시 통과한 후 토출구로 토출되며,
    제1 유로를 통과한 공기와 제2 유로를 통과한 공기는 공기 유동 방향으로 구획벽의 하류에서 혼합되어 토출구로 토출되거나, 각각 상하 토출구로 분리되어 토출되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    바이레벨모드 시, 모드도어가 구획벽과 나란하게 회전 제어되어 제1 유로를 통해 이동한 공기는 콘솔벤트토출구로 토출되고, 제2 유로를 통해 이동한 공기는 전열히터를 통과 후 플로어벤트토출구로 토출되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
  10. 제5 항에 있어서,
    벤트모드 시, 모드도어가 제1 유로 및 제2 유로를 모두 콘솔벤트토출구와 연통하도록 회전 제어되어 제1 유로 및 제2 유로를 통해 이동한 공기가 모두 콘솔벤트토출구로 토출되는 것을 특징으로 하는 차량용 후석 공조장치.
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