KR890003224B1 - 자동차용 공기조화장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 공기조화장치
제1도는 본원 발명의 실시예에 의한 자동차용 공기조화장치 및 그 제어시스템의 전체 구성을 나타낸 약도.
제1a도 및 제1b도는 각각 제1도중의 A 및 B 화살표 방향에서 본 제1도의 실시예의 히터유닛 약도.
제2도는 제1도의 실시예의 히터유닛을 나타낸 사시도.
제3a도 내지 제7b도는 제1도의 실시예의 공기조화장치에 있어서의 각 모드마다 공기의 흐름을 나타낸 약도.
본원 발명은 자동차용 에어믹스형의 공기조화장치에 관한 것이다. 상기 형의 종래 장치는 통풍로내에 히터코어 등의 가열장치를 갖추고, 가열장치를 통과한 온풍과 우회한 냉풍을 적당히 혼합해서, 소망하는 온도의 조화공기를 얻도록 되어 있다. 이 종래장치에서는 가열장치를 지나는 경로와 우회하는 경로가 통풍저항이 다르고, 이 때문에 냉풍의 세력을 감소시키는 수단의 설치 등에 의해서 냉풍과 온풍과의 혼합성을 높이는 것이 바람직하다. 그러나 한쪽에서는 통풍로의 저항을 되도록 작게해서, 조화공기의 분출시 특히 냉풍의 최대분출시의 소음저감이나 송풍기모터 소비전력의 저감을 도모할 필요도 있다.
또한, 일본국 공개특허 제1982-37008호에는 보조냉풍통로를 통풍로의 외측에 설치해서 냉풍을 분출구로 직접 인도하는 구조의 재가열 에어믹스형의 자동차용 공기조화장치가 기재되어 있다. 이 구조는 운전석쪽과 승객석쪽으로 분출공기에 온도차를 두기 위한 것으로 냉풍전용통로를 최대의 개구로 형성하고 통풍저항을 작게하도록 고려되어 있지 않다. 더우기, 이 구조에서는 보조냉풍통로가 통풍로의 외측에 설치되어 있기 때문에 장치의 용적이 증대해서 자동차의 거주공간이 좁아지는 문제가 있다.
본원 발명은 조화공기의 온도제어성이 뛰어나고, 또한 분출하는 바람의 소음을 줄이고 더욱 용적이 작은 자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적의 달성을 위해 본원 발명에 의하면, 케이싱의 통풍로내에 가열수단을 갖추고, 가열수단을 지나는 공기와 우회하는 공기를 에어믹스도어수단에 의해서 적당히 조정해서 혼합하고, 소망하는 온도의 조화공기를 케이싱의 분출구로부터 송출하도록 된 자동차용 공기조화장치에 있어서, 케이싱내의 통풍로를 공기의 흐름방향으로 간막이해서 냉풍가열통로 및 냉풍전용통로가 형성되며, 냉풍가열통로에는 가열수단 및 에어믹스도어수단이 수용되고, 또한 냉풍전용통로는 분출구에 접속됨과 동시에, 냉푼전용통로를 개폐하기 위한 도어수단이 설치되는 공기조화장치가 제공된다.
바람직한 것은 상기 냉풍가열통로는 이 통로의 공기분출구 상류측 부분에 설치된 냉풍과 온풍과의 혼합을 촉진하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉풍통로를 개폐하는 도어수단은 냉풍을 최대로 분출할 때 열리는 것이 바람직하다.
본원 발명의 상기 목적과 특징, 기타의 목적과 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조해서 다음에 본원 발명의 실시예에 대한 설명에서 보다 명료해진다.
제1도는 본원 발명의 실시예에 의한 자동차용 공기조화장치의 전체의 구성을 나타내고 있다. 도시한 실시예는 재가열 에어믹스형으로서 설명하지만, 본원 발명은 이 형에만 국한되는 것이아니고 에어믹스형의 공기조화장치에 함께 적용 가능하다.
제1도에 나타낸 본원 발명의 실시예의 공기조화장치는 내열성의 합성수지 등의 재료로 만들어진 닥트케이싱(1)을 갖는다. 이 케이싱은 자동차의 대쉬보드(dashboard) 아래쪽의 위치에 장착되도록 되어 있다. 케이싱(1)에는 그 한끝부분에는 공기흡입구(2)가 설치되고, 다른쪽의 끈부분에 차내로의 분출구가 설치되어 있다. 이들 공기흡입구(2)와 분출구 사이에는 공기흡입구(2)에 도입된 공기를 위한 통풍로가 형성되어 있다. 케이싱의 공기흡입구(2)에는 차내의 공기를 순화시켜서 사용하든가, 외기를 도입하든가를 전환하는 내외기 전환도어(5)가 설치된다. 그리고, 공기흡입구(2)의 하류쪽의 통풍로 부분에 송풍수단(2a)이 설치되어 있고, 본 실시예의 송풍수단(2)은 전기모터구동의 송풍기로 구성되어 있다.
통풍로내에는 송풍수단(2a)의 하류쪽에 증발기(3)가 있고, 또 이 증발기(3)의 하류쪽에 히터코어로 이루어진 가열수단(4), 냉방전환도어(6) 및 에어믹스도어(7) 등이 각각 설치되어 있다. 증발기(3)는 냉동회로(도시생략)에 접속되어 있고, 케이싱(1)에 도입된 공기를 모두 제습냉각하도록 통풍로를 가로질러서 배치되어 있다. 히터코어에는 자동차용 엔진의 냉각수가 도입되며, 히터코어는 이 냉각수를 가열원으로 하여 이 히터코어를 지나는 냉풍을 재가열한다. 증발기(3)와 가열수단(4)는 종래의 구성으로 좋으며, 따라서 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
제1a도와 제1b도는 각각 제1도의 A 및 B 화살표방향에서 본 가열수단(4)을 수용하고 있는 히터유닛부(HU)를 나타낸다. 이들 도면과 제2도에 나타낸 바와같이, 히터유닛부(HU)의 통풍로는 케이싱에 도입되는 공기흐름의 방향으로 간막이 되고, 냉풍전용통로(16) 및 냉풍가열통로(17)가 형성되어 있다. 냉방전환도어(6)는 이 냉풍전용통로(16)을 개폐하기 위해 이 통로의 입구부에 설치된다. 냉풍전용통로(16)에는 그 측부에 벤트분출구(31a)가, 그리고 상부에 데프로스터분출구(31b)가 밸설되며, 이들 분출구를 개폐하기 위한 벤트/데프로스터전환도어(8)가 설치되어 있다.
한편, 냉풍가열통로(17)은 아래쪽으로 뻗은 통로부분을 갖추며, 통로(17)을 따라서 뻗고 통로의 하류측의 에어믹스실(18)에 이어져 있다. 통로(17)의 아래쪽에 뻗어 있는 부분에는 가열수단(4)이 배치되며, 가열수단(4)을 지나서 에어믹스실(18)로 이르는 경로와 가열수단(4)을 우회해서 에어믹스실(18)로 이르는 경로가 정해진다. 그리고, 냉풍가열통로(17)에는 에어믹스도어(7)가 배치되어 있다. 에어믹스도어(7)는 통로(17)에 도입된 내풍을 가열되지 않고 그대로 하류쪽으로 우회시키도록 가열수단(4)을 덮어서 우회경로를 개방하는 위치와, 통로(17)에 도입된 냉풍을 모두 가열수단(4)으로 향하도록 우회경로를 폐쇄하는 위치와의 사이에서 구동 가능하다.
그리고, 에어믹스실(18)은 냉풍전용통로(16)에 그 입구와 반대쪽에서 연통되며, 하부바닥 분출구에 연통하고 있다. 하부바닥 분출구는 가열수단(4) 아래쪽의 케이싱(1) 부분에 개구되어 있고, 이 하부바닥 분출구를 개폐하기 위해서 플로어도어(9)가 설치되어 있다. 그리고, 에어믹스실(18)에는 냉풍과 온풍과의 혼합을 촉진하는 수단이 설치되며, 본 실시예의 경우 이 수단은 에어믹스실(18)을 가로질러서 뻗어 있고 또한 개구(18b)를 갖춘 스로틀판(18a)으로 구성된다.
이어서, 본 실시예의 공기조화장치에 있어서의 공기의 흐름을 설명한다. 공기는 송풍수단(2a)의 작동에 의해서 내외기 전환도어(5)의 위치에 따라서 차내 도는 차외로부터 공기흡입구(2)를 통해서 케이싱(1)내로 도입된다. 도입된 공기는 모두 증발기(3)를 지나 제습냉각된다. 이와같이 제습냉각된 공기는 냉방전환도어(6)의 위치에 따라서 냉풍가열통로(17) 또는 냉풍전용통로(16) 및 냉풍가열통로(17) 양쪽으로 인도된다.
전환도어(6)의 작동으로 냉풍전용통로(16)가 개방되어 있을때에는 냉풍의 주류는 가열수단(4)을 우회하고, 통로(16)를 지나서 직접 공기분출구(31a) 또는 (31b)에 이르고, 통풍닥트(도시생략)을 통해서 차내로 분출된다. 이 때문에 통로의 통풍저항이 작아지며, 높은 풍량과 저소음으로 분출을 실시할 수 있다.
냉풍전용통로(16)가 냉방전환도어(6)에 의해 닫혀 있을 경우 모든 냉풍은 냉풍가열통로(17)에 도입된다. 통로(17)로 도입된 냉풍은 에어믹스도어(7)의 개폐도에 따라서 일부분이 가열수단(4)을 지나 온풍으로 되어, 에어믹스실(18)로 들어간다. 도입된 공기의 나머지 부분은 냉풍 그대로 우회경로를 지나서 에어믹스실(18)로 인도된다. 가열수단을 우회한 냉풍과 온풍은 에어믹스실(18)내에서 혼합되고, 벤트/데프로스터 전환도어(8)와 플로어도어(9)의 위치에 따라서 각 분출구로부터 분출된다.
에어믹스도어(7)의 개폐도를 소망의 온도에 따라 조정함으로써, 가열수단(4)을 통한 온풍과 우회한 냉풍과의 혼합비율을 변경하여 조화공기의 온도제어를 할 수 있다. 이 온도조정시에는 냉풍의 통로가 통로(17)의 우회경로만으로 통풍면적이 작아지기 때문에 가열수단(4)과 거의 같은 정도의 통풍저항을 냉풍에 작용시킬 수 있다. 또한, 에어믹스실(18)의 스로틀판(18a)이 냉풍 및 온풍의 혼합체를 분출구의 앞에서 일단 좁아지기 때문에 그 혼합을 보다 효과적으로 할 수 있다. 그 결과 에어믹스도어(7)의 개폐도에 비례해서 분출되는 조화공기의 양과 온도를 거의 직접 제어가능하다.
제3a도로부터 제7b도를 참조해서 본 실시예에 있어서이 각 운전모드에 대하여 공기의 흐름을 설명한다.
제3a도와 제3b도는 제2도와 같이 최대냉방모드상태의 장치를 나타내며, 제3a도는 그 상면 약도, 제3b도는 측면 약도이다. 이 운전모드에서는 냉방전환도어(6)가 열리고, 벤트분출구(31a)를 열도록 벤트/데프로스터전환도어(8)가 움직여지고, 또한 플로어도어(9)에 의해서 하부바닥 분출구가 닫혀 있다. 따라서 증발기(3)를 통과한 냉풍은 모두 가열수단(4)을 우회하고, 대부분이 통로(16)를 통해서 직접 벤트분출구(31a)로부터 분출된다. 그리고, 이 최대냉방모드에서는 차내 온도를 소망치까지 신속하게 내리기 위해서 내외기 전환도어(5)가 내기순환위치에 놓여진다.
제4a도와 제4b도는 온도조정운전시의 벤트분출모드상태에 있는 장치를 나타내고 있다. 이 운전모드에서는 내외기 전환도어(5)가 환기를 고려해서 외기도입위치로 이동되고, 또한 냉방전환도어(6)가 닫혀 있다. 그밖의 도어의 위치는 상기 최대냉방모드의 경우와 같다. 따라서, 냉풍은 냉풍가열통로(17)로 도입되고, 에어믹스도어(7)의 윗쪽을 지나서 직접 에어믹스실(18)에 유입하는 부분과, 에어믹스도어(7)의 아래쪽으로부터 가열수단(4)을 지나서 에어믹스실(18)에 유입하는 부분으로 나누어진다. 이 결과, 에어믹스도어(7)의 개폐도에 따라서 에어믹스실(18)내에서 혼합하는 조화공기의 온도가 제어된다. 온도제어된 조화공기는 스로틀판(18a)의 개구(18b) 및 통로(16)을 통해서 벤트분출구(31a)로부터 승객의 상반신을 향해서 분출된다.
제5a도와 제5b도는 바이레벨모드의 운전상태에 있는 장치를 나타내고 있다. 이 운전모드에서는 플로어도어(9)가 열려있고, 그 이외의 도어는 상기 벤트분출모드의 경우와 같은 위치에 있다. 따라서, 온도제어된 조화공기는 벤트분출구(31a)와 하부바닥분출구의 양쪽에서 분출된다.
제6a도와 제6b도는 히터모드의 운전상태를 나타낸다. 이 운전모드에서는 데프로스터분출구(31b)를 열도록 벤트/데프로스터 전환도어(8)가 움직여진다. 조화공기는 창유리의 흐려짐을 방지하기 위해 데프로스터분출구(31b)로부터 창유리를 향해사 분출됨과 동시에, 하부바닥 분출구로부터 승객의 발밑으로 분출된다.
제7a도와 제7b도는 데프로스터모드시의 공기의 흐름을 나타내고 있다. 이 운전모드에서는 창유리의 흐려짐을 방자하기 위해 온도제어된 조화공기가 데프로스터분출구(31b)로 부터 분출된다.
다음에, 다시 제1도 및 제1a도, 제1b도를 참조해서 본 실시예의 공기조화장치에 적용 가능한 제어장치의 예를 설명한다.
도시한 제어장치는 팬(fan) 제어장치, 온도제어장치, 모드 제어장치 등으로 구성되어 있다. 그리고, 내외기 전환도어(5), 냉방전환도어(6), 에어믹스도어(7), 벤트/데프로스터전환도어(8)과 플로어도어(9)에는 각각 부압작동식의 액츄에이터(10), (11), (12), (13) 및 (14)가 구동상태로 연결되어 있다. 이들 액츄에이터 작동상태를 알기 쉽게 하기 위해 히터유닛부분으로부터 분리해서 도시하고 있으나, 실제로는 케이싱의 벽면에 장착된다. 그리고, 가열수단(4)에는 온수제어밸브(15)가 접속되어 있다.
제어장치의 팬제어장치, 즉 풍량제어장치는 레오스타트(rheostat)(19) 및 송풍기 콘트롤앰프(20)로 구성된다. 풍량제어장치는 레오스타트(19)의 저항변화를 통해서 송풍기콘트롤 앰프(20)내의 파워트랜지스터를 흐르는 전류를 무단계로 제어해서, 송풍수단(2a)의 모터속도를 제안한다. 모드제어장치는 래치식 누름버튼스위치(21) 및 로직회로(22)를 갖는다. 모드제어는 스위치(21)와 로직회로(22)에 의한 솔레노이드밸브조립체(23)의 제어를 통해서 액츄에이터(10)-(14) 및 밸브(15)를 제어하므로서 실시된다. 각 운전모드에 있어서의 솔레노이드밸브(23a)-(23e)에의 부압적용상태를 표1에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00002
온도제어장치는 온도포텐쇼미터(24), 제어회로(25) 및 액츄에이터(12)에 부설된 위치포텐쇼미터(12a)를 포함한다. 온도제어는 온도포텐쇼미터(249 및 액츄에이터(12)의 포텐쇼미터(12a)와의 전위차가 0이되도록 제어회로(25), 솔레노이드밸브(23f) 및 (23g)의 제어를 통해서 액츄에이터(12)를 작동시킴으로서 실시된다.
상기 구성을 갖춘 제어장치의 벤트모드시에 있어서의 온도제어에 대해서 설명한다.
먼저 자동차가 해가 쪼이는 옥외에 있고 차내가 더워져 있을 경우에는 최대냉방운전을 하기 위해 스위치(21)의 벤트버튼을 눌러서 온이되고 A/C 스위치가 들어간다. 그리고, 포텐쇼미터(24)의 온도레버가 최대냉방위치로 레오스타트장치(19)의 펜레버가 하이위치에 각각 설정된다. 그 결과, 표1에 나타낸 바와같이, 솔레노이드밸브(23a), (23c) 및 (23d)가 온이되고, 액츄에이터(10), (11) 및 (13)이 작동한다. 이 때문에 내외기 전환도어(5)가 내기순환 위치로 움직여지고, 냉방전환도어(6)가 열려서 냉풍이 벤트분출구(31a)로 부터 분출한다.
즉, 온도레버를 최대냉방에 세트하면 솔레노이브밸브(23a)의
Figure kpo00003
측이 강제적으로 접지되고, 액츄에이터(10)가 작동해서 제1도에 점선으로 표시한 바와같이 내외기 전환도어(5)가 내기순환 위치로 된다. 동시에 노멀오픈타입의 온수제어밸브(15)가 작동하고, 가열수단(4)에 유입하는 온수를 닫는다. 그리고 A/C 스위치를 누름으로서 에어콘릴레이(27)가 작동하며, 마그네트클러치(28)가 연결된다. 이 때문에 도시생략된 냉동회로가 작동하고, 증발기(3)에 의해서 열교환된 냉풍이 히터유닛(HU)으로 송풍된다. 온도레버가 최대냉방위치에 세트되어 있을 경우에는, 에어믹스도어(7)가 가열수단(4)을 전부 닫도록 작동하고 있다.
이상의 조작에 의해서 차내의 온도가 저하되었을 경우, 팬레버(19)를 서서히 낮은 쪽을 설정한다. 이 설정에 따라서도 차내 온도가 너무 낮아지면 포텐쇼미터924)의 온도레버를 온과 냉의 사이 위치에 설정하고, 쾌적한 실온이 되도록 조화공기의 온도를 조정한다. 온도레버를 최대 냉방위치로부터 온도조정범위에 놓으면 솔레노이드밸브(23a)가 강제접지상태로 부터 해제되고 표1에서와 같이 솔레노이드(23b)가 작동상태가 된다. 이때문에 내외기 전환도어(5)가 외기도입위치로 이동되고 온수제어밸브(15)가 오프로 되어서 가열수단(4)에 온수를 통해서 조화공기의 온도조정을 위한 준비를 완료한다.
이 제어장치의 예에서는 에어믹스도어(7)의 구동을 부압파워서보식의 액츄에이터로 하고 있고, 그 동작은 다음과 같다.
액츄에이터(12)에 부압이 가해져 있지 않을 경우에는 에어믹스도어(7)가 풀호트(full hot)위치 즉 가열수단(4)에 모든 냉풍을 향하게 하는 위치에 있으며, 액츄에이터(12)에 연동하는 포텐쇼미터(12a)의 분전압이 높아지도록 설정되어 있다. 따라서, 부압을 가하면 액츄에이터(12)가 작동하고, 분전압을 작게 하도록 포텐쇼미터(12a)를 이동시킨다. 즉, 액츄에이터(12)의 위치가 포텐쇼미터(12a)로 검출 가능하다. 한편, 온도레버의 포텐쇼미터(24a)는 액츄에이터(12)의 포텐쇼미터(12a)와 같이 온도레버가 온위치에서 냉위치로 이동됨에 따라서 공통단자의 분전압이 작아지도록 설정되어 있다.
따라서, 이 설명에 관한 제어장치에서는 액츄에이터(12)와 연동하는 포텐쇼미터(12a)의 전압과 온도레버의 포텐쇼미터(24a)의 전압이 제어회로(25)에서 비교된다. 양 포텐쇼미터의 전압차가 플러스(+)의 경우에는 솔레노이드밸브(23f) 및 (23g)가 동시에 작동된다. 한편, 전압차가 마이너스(-)의 경우에는 솔레노이드밸브(23g)만이 작동하도록 되어 있다. 그런데, 밸브(23f)는 대기와 부압을 전환해서 출력하는 크로스밸브이며, 밸브(23g)는 입출력을 온·오프하는 스위치밸브이다. 그리고, 솔레노이드밸브(23f) 및 (23g)는 출력포트끼리가 접속되고, 크로스밸브(23f)의 입력포트에는 부압이 가해지고, 다시 온·오프 밸브(23g)의 출력포트는 액츄에이터(12)에 접속되어 있다.
따라서, 온도레버가 냉측으로 움직여져서 포텐쇼미터의 전위차가 플러스가 되면, 솔레노이드밸브(23f) 및 (23g)가 동시에 작동하고, 액츄에이터(12)에 부압이 가해져서 냉측으로 구동된다. 온도포텐쇼미터(24a)와 포텐쇼미터(12a)와의 전위차가 없어지는 시점에서 솔레노이드밸브(23f) 및 (23g)가 작동하지 않고 액츄에이터(12)가 정지한다.
마찬가지로 온도레버를 온(hot)측으로 움직이면 포텐쇼미터의 전위차가 마이너스로 되고 솔레노이드밸브(23g)만이 작동한다. 솔레노이드밸브(23g)는 오프이며, 밸브(23g)에 접속되어 있는 출력포트에 대기압이 작용하고 있다. 이 때문에 솔레노이드밸브(23f)로부터 대기압이 액츄에이터(12)로 인도되어 이 액츄에이터는 온측으로 움직여져서 포텐쇼미터의 전위차가 0이되는 시점에서 정지한다.
이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본원 발명의 자동차용 공기조화장치에서는 가열수단을 수납하고 있는 케이싱 내부를 간막이 해서 냉풍전용통로가 형성되어 있다. 이 때문에 장치의 용적을 증대시키지 않고도 작은통풍저항으로 냉풍을 직접 분출구로 인도할 수 있다. 그리고, 특히 최대냉방시에 분출되는 바람의 소음 및 송풍수단의 소비전력의 저감이 가능할 뿐만이 아니고, 분출되는 조화공기의 제어를 향상시킬 수 있다.
본원 발명을 특정한 실시예에 따라서 설명하였으나, 본원 발명은 이 예에만 한정되는 것이 아니고 다음의 특허청구의 범위내에서 여러가지의 변경과 수정이 가능하다는 것을 알 수 있다. 그리고, 본원 발명에 적용 가능한 제어장치가 부압을 구동원으로 하는 것으로 설명되었으나, 수동레버로 각 도어를 직접 움직이는 구성이라도 된다.

Claims (4)

  1. 공기흡입구 및 분출구를 갖추고 이 공기흡입구 및 분출구사이에 통풍로를 형성하는 케이싱과, 공기를 상기 공기흡입구로부터 상기 케이싱내로 흡입해서 상기 분출구로부터 송출하기 위한 송풍수단과, 흡입된 공기를 가열하기 위해서 상기 케이싱의 상기 통풍로내에 설치된 가열수단과, 상기 가열수단을 지나는 공기와 우회하는 공기의 양을 조정하기 위한 에너믹스도어수단을 가지며, 상기 가열수단은 이를 지난 온풍과 우회한 냉풍을 혼합해서 조화공기를 얻는 동시에 온풍과 냉풍과의 혼합비율을 변경하여 조화공기의 온도를 제어하며, 상기 케이싱내의 통풍로를 공기의 흐름방향으로 간막이해서 냉풍 가열통로 및 냉풍전용통로가 형성되며, 상기 냉풍가열통로에는 상기 가열수단 및 에어믹스도어수단이 설치되고, 또한 상기 냉풍전용통로는 냉풍을 직접 인도하도록 상기 분출구에 접속되며, 상기 냉풍전용통로를 개폐하기 위한 도어수단이 설치되는것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉풍전용통로를 개폐하기 위한 도어수단이 상기 냉풍전용통로의 입구에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉풍가열통로는 이 통로의 상기 분출구 상류측 부분에 설치된 냉풍과 온풍과의 혼합을 촉진하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉풍과 온풍과의 혼합을 촉진하는 수단은 스로틀판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
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