KR970006490B1 - 차량용 공조 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

차량용 공조 장치

제1도는 본 실시예의 차량용 공조 장치를 도시한 종단면도.

제2도는 본 실시예의 차량용 공조 장치를 도시한 제1도의 A-A 화살표를 따라 취한 횡단면도.

제3도는 본 실시예의 차량용 공조 장치를 도시한 제1도의 B-B 화살표를 취한 횡단면도.

제4도는 본 실시예의 차량용 공조 장치를 도시한 제1도의 C-C 화살표를 따라 취한 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 입력축 10a : 밀폐공간

11 : 구동 외치 치차(제1회전 구동체)

16 : 제 1단락통로 17 : 제1제어밸브

22 : 로터(제2회전 구동체) 25a : 흡입공역

25b : 토출공역 29 : 토출실

31 : 제2단락통로 32 : 제 2 제어밸브

41 : 흡입실 D : 토출공간

S : 흡입공간 W : 워타쟈켓

[산업상 이용분야]

본 발명은 차량용 공조 장치에 관한 것이다.

[종래 기술]

종래의 일반적인 차량용 난방장치는 엔진의 냉각에 제공된 고온의 순환수를 라디에이터로 공급하여 냉각함과 동시에 그 일부를 히터에도 공급하고, 히터에 있어서 고온의 순환수로부터 공기로의 열교환을 도모하며, 차실내에 온풍을 제공하는 구성의 것이다. 히터를 거친 순환수는 라디에이터로부터의 귀환 순환수와 함께 다시 엔진의 냉각에 제공된다.

그러나, 이 일반적인 차량용 난방장치에서는 엔진을 냉각하는 순환수가 고온으로 되지 않으면 차실내에 온풍을 공급할 수가 없고, 특히 한냉지등의 비교적 저온 환경하에서는 엔진의 시동으로부터 차실내의 난방의 실현까지 장시간을 요구한다.

거기에서, 엔진의 시동에 의해 비교적 신속하게 차실내의 난방을 실현할 수 있도록 점성유체 커플링을 엔진의 냉각회로에 접속한 차량용 난방장치도 개발되고 있다(일본국 특허공개 평 2-246823호 공보). 이 차량용 난방장치에 있어서 점성유체 커플링은 하우징과 이 하우징내에 받쳐진 엔진의 구동력이 전자 클러치를 거쳐서 전달되는 입력축과, 하우징내에서 입력축에 고정되고 다수 또는 큰 면적의 벽으로 형성되는 래비린스(labyrinth) 홈이 형성된 로티와, 하우징에 고정장착된 로터의 레비린스 홈과 소정 간극을 갖고서 끼워 맞추어지는 래비린스 홈이 형성된 커버를 구비하며, 로터와 커버사이에는 실리콘 오일등의 점성유체가 봉입되고 커버와 하우징사이에 봉입된 순환수를 엔진의 냉각장치로 순환시키는 것이다. 이 점성유체 커플링에서는 입력축의 회전에 의해 로터가 회전하면 점성유체가 로터와 커버와의 상대 회전의 동요(stirring : 교반) 및 전단에 의해 발열하기 때문에 이 열이 커버와 하우징사이에 봉입된 순환수에 전달되고, 가열된 순환수가 히터에 의해 차실내의 난방에 제공된다.

또한, 종래의 일반적인 차량용 냉방장치에 제공되는 압축기로서 엔진의 구동력이 전자 클러치를 거쳐서 전달되는 입력축과, 측판에 의해 끼워장착되어 밀봉공역을 형성하는 실린더내에서 입력축에 고정된 로터와, 로터에 끼워장착되어서 거의 반경방향으로 돌출가능한 복수의 베인을 갖는 베인형 압축기가 공지되어 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제 ]

그런데, 근래에 있어서 엔진의 고출력등에 따라 엔진실내가 고밀집화하여 엔진실내에 수용되는 각종 부품의 탑재성이 문제로 되고 있다. 이로인하여, 종래와 같은 난방장치 및 냉방장치를 엔진실내에 각각 별도로 탑재하려고 하면 스페이스면에서 제약을 받아 그 설치가 곤란하게 된다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 난방장치와 냉방장치를 일체화하여 엔진실내의 탭재성의 향상에 공헌하는 차량용 공조 장치를 제공하는 것을 해결해야할 기술적 과제로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 차량용 공조 장치는 엔진에 작동적으로 연결된 입력축상에 펌프부와 콤프레서부를 설치하고 이 펌프부와 펌프레서부사이에는 펌프부와 콤프레서부의 축방향 밀봉을 수행하는 밀봉부재를 구비한 격벽판을 설치하며, 상기 펌프부는 상기 입력축에 설치됨과 함께 밀폐공간에 수용된 제1회전 구동체와, 상기 밀폐공간에 봉입된 점성유체와, 상기 제1회전 구동체의 회전에 의거해서 점성유체가 토출되는 토출공간과, 이 토출공간과 환류통로를 거쳐서 연통됨과 동시에 상기 제1회전 구동체의 회전에 의거해서 점성유체가 흡입되는 흡입공간과, 상기 흡입공간과 토출공간을 연통하는 제1단락통로와, 상기 밀폐공간의 외부 영역에 설치되고 상기 점성유체의 발생열을 순환수의 온도상승으로 변환하는 워터쟈켓을 구비하고, 상기 콤프레서부는 상기 입력축에 설치된 제2회전 구동체와, 냉매가스를 흡입, 토출하는 흡입실 및 토출실과, 상기 제2회전 구동체의 회전에 의거해서 밀봉공역이 용적 변화하므로서 형성되고 상기 냉매가스를 흡입하는 흡입공역 및 상기 냉매가스를 압축해서 토출실로 토출하는 토출공역과, 상기 흡입실 및 토출실 또는 상기 흡입공역과 토출공역을 연통하는 제2단락통로를 구비하며, 상기 제1단락통로와 제2단락통로에는 각 통로를 택일적으로 개폐하는 제어밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

[작용]

본 발명의 차량용 공조 장치는 엔진에 연결된 단일 입력축에 펌프부와 콤프레서부가 텐덤식으로 장착되어 있으므로, 종래와 같은 난방장치로서의 펌프와 냉방장치로서의 콤프레서를 별도로 탑재하는 것과 비교해서 차량 탑재상 유리해진다.

본 발명의 차량용 공조 장치에서는 난방시에 제어밸브의 제어에 의해 펌프부의 제1단락통로가 폐쇄됨과 동시에 콤프레서부의 제2단락통로가 개방된다. 이에따라 펌프부에서는 입력축의 회전에 따른 제1회전 구동체의 회전에 의거해서 점성유체가 흡입공간에서 토출공간으로 강제 이송되고, 흡입공간과 토출공간과의 사이에서 압력차이가 생긴다. 고압으로된 토출공간내의 점성유체는 환류통로를 거쳐서 저압의 흡입공간으로 환류된다. 이때의 점성유체의 발생열이 워터쟈켓에 의해 순화수의 수온상으로 변환된다. 가열된 순환수는 히터에 의해 차실내의 난방에 제공된다. 또한 콤프레서부에서는 제2단락통로의 개방에 의해 흡입실과 토출실이 또는 흡입공역과 토출공역이 단락하고 있으므로 입력축의 회전에 수반하는 제2회전 구동체의 회전에 의거해서 냉매가스가 압축, 토출되는 일 없이 콤프레서로서의 기능을 다하지 못한다.

한편, 냉방시에는 제어밸브의 제어에 의해 펌프부의 제2단락통로가 개방됨과 동시에 콤프레서부의 제2단락통로가 폐쇄된다. 이에 따라 펌프부에서는 흡입공간과 토출공간이 단락하고 있으므로 펌프작용이 무능화되고, 양 공간사이에서 압력차이가 생기는 일 없이 거의 발열하지 않는다. 또한, 콤프레서부에서는 입력축의 회전에 수반하는 제2회전 구동체의 회전에 의거해서 흡입실로부터 흡입공역에 흡입된 냉매가스가 토출공역에서 압축되어 토출실로 토출되므로 통상의 콤프레서로서의 기능을 다한다.

[실시예]

다음에, 본 실시예를 구체화한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 제1도는 본 실시예의 차량용 공조 장치의 종단면도를 도시하고, 제2도는 제1도의 A-A 화살표를 따라 취한 단면도, 제3도는 제1도의 B-B 화살표를 따라 취한 단면도, 제4도는 제1도의 C-C 화살표를 따라 취한 단면도를 각각 도시한다.

이 차량용 공조 장치에서는 제1도에서 도시한 바와 같은 격벽판(1;separator wall)의 앞 끝에 전방 하우징(2)이 볼트(4; 제2도 및 제3도 참조)에 의해 접합되고, 격벽판(1)의 후단에 도시하지 않은 볼트에 의해 후방 하우징(3)이 접합되어 있다. 그래서, 전방 하우징(2)내에는 내접 치차 펌프부(P)가 장착됨과 동시에 후방 하우징(3)내에는 베인식 콤프레서부(Q)가 장착되어 있다.

제2도에 도시한 바와 같이 전방 하우징(2)내에는 원주형상의 밀폐공간(10a)과 제3도에 도시된 바와 같이 이 밀폐공간(10a)과 동축이고 또한 면전체의 외주면을 갖는 환형상의 밀폐공간(10b)이 형성되어 있다. 격벽판(1) 및 전방 하우징(2)에는 제1도에 도시한 바와 같이 전방 하우징(2)의 밀폐공간(10a)과 축심이 편재하는 축구멍이 관통 설치되어 있으며, 이 축구멍에는 축밀봉장치(51.52) 및 베어링(61)을 거쳐서 입력축(7)이 받쳐져 있다. 입력축(7)은 앞끝부분이 도시하지 않은 엔진에 전자 클러치를 거쳐서 연결되고, 밀폐공간(10a)내에서는 입력축(7)에 구동 외치 치차(본 발명의 제1회전 구동체를 구성함; 11)가 고정 장착되어 있다. 또한, 입력축(7)의 후방측은 후술하는 측판(21)에 관통설치된 축구멍에 베어링(62)을 거쳐서 받쳐져 있다. 또한, 이 밀폐공간(10a)내에서는 이 구동 외치 치차(11)와 이맞물리는 종동 내치 치차(12)가 밀폐공간(10a)의 주위벽과의 사이에 소정 환형 유동간극(L)을 갖고서 느슨하게 끼워지고, 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)와의 비이맞물림 영역에서는 격벽판(1), 전방 하우징(2)에 지지된 칸막이판(13)이 기재되어 있다. 전방 하우징(2)에는 제3도에 도시하는 바와 같이 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)의 이맞물림 부위 축방향 외부 영역에 흡입공간(S)와 토출공간(D)이 형성되고 토출공간(D)은 밀폐공간(10b)과 연통로(14)에 의해 연통되고 있다.

전방 하우징(2)에는 토출공간(D)과 흡입공간(S)사이에 환류통로(본 발명의 쓰로틀에 해당함; 15)가 형성되어 있다. 또한, 전방 하우징(2)에는 토출공간(D)과 흡입공간(S)사이에 제1단락통로(16)가 형성되고, 이 제1단락통로(16)에는 전자석에 의해 제어되어서 상기 제1단락통로(16)를 개폐하는 제1제어밸브(17)가 설치되어 있다. 또한, 이 제1단락통로(16)의 내경은 상기 환류통로(15)이 내경보다 약간 크게 설정되어 있다. 그래서, 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)와 칸막이판(13)과의 사이, 흡입공간(S), 토출공간(D) 및 환형 유동간극(L)내에는 오일이 충진되어 있다.

또한, 상기 밀폐공간(10a, 10b)의 외부 영역의 전방 하우징(2)내에는 흡입포트(18), 도시하지 않은 토출포트에 접속되어 서로 연통하는 복수개의 워타쟈켓(W)이 형성되어 있고, 이 워타쟈켓(W)은 도시하지 않은 히터와 펌프를 거쳐서 접속되어 순환수의 순환을 돕도록 구성되어 있다.

제4도에 도시한 바와 같이 후방 하우징(3)내에는 원통형상의 실린더(20)가 수용 고정되고 이 실린더(20)이 양개구 끝은 격벽판(1)과 측판(21)에 의해 밀봉폐쇄되며 내부에는 거의 타원기둥 형상의 실린더(chamber)이 형성되어 있다. 실린더 실내에는 입력축(7)의 후단부(7a)에 고정장착된 원기둥 형상의 로터(본 발명의 제2회전 구동체를 구성함; 22)가 회전 가능하게 수용되어 있고, 이 로터(22)의 외주부에는 제4도에 도시한 바와 같이 회전대칭적으로 4개의 베인홈(23)이 가공설치되어 있으며, 각 베인홈(23)에는 4개의 베인(24)이 각각 방사방향으로 돌출가능하게 유지되어 있다. 또한, 로터(22)의 외주면은 거의 타원형상의 실린더 실의 짧은 축측이 내주면과 소정의 미소간극을 허용하여 밀봉적으로 끼워맞추어져 있다. 그래서 이웃하는 2개의 베인(24), 로터(22)의 외주면, 실린더(20)의 내주면, 격벽판(1)과 측판(21)의 내주면에 의해 감싸여지는 4개의 밀봉구역이 형성되어 있다. 또한, 밀봉공역은 로터(22)의 회전방향에 있어서 상기 로터(22)와 실린더 내주면과의 끼워맞춤 영역의 전방측이 저압 분위기 흡입공역(25a)으로 되고, 로터(22)의 회전방향에 있어서 상기 로터(22)와 실린더 내주면과의 끼워맞춤 영역의 후방측이 고압 분위기의 토출공역(25b)으로 되어 있다.

격벽판(1)에는 흡입포트(40)에 접속된 흡입실(41)이 형성되고, 이 흡입실(41)은 실린더(20)의 소정 회전 각 위치에 돌출설치된 흡입통로(26)와 흡입구(27)를 거쳐서 흡입공역(25a)과 연통되어 있다. 또한, 토출공역(25b)은 다른 소정 회전각 위치에서 토출구(28)를 거쳐서 토출실(29)과 연통되고, 토출실(29)은 도시하지 않은 연통구멍을 거쳐서 측판(21)과 후방 하우징(3)사이에 형성된 기름 분리실(30)과 연통되어 있다. 그래서, 실린더(20)에는 상기 끼워맞춤 영역에 인접하는 흡입공역(25a) 및 토출공역(25b)에 각각 연통된 흡입구(27)와 토출구 (28)를 연통하는 제2단락통로(31)가 형성되고, 이 제2단락통로(31)에도 상기 제1제어밸브(17)와 동일한 전자석에 의해 제어되는 제2제어밸브(32)가 설치되어 있다.

본 실시예의 차량용 공조 장치에서는 전자 클러치의 ON에 의해 엔진의 회전이 입력축(7)에 전달된다. 그래서, 난방 운전시에는 제1제어밸브(17)의 제어에 의해 제1단락통로(16)가 폐쇄됨과 동시에 제2제어밸브(32)의 제어에 의해 제2단락통로(31)가 개방된다. 이로인해, 펌프부(P)가 정상적으로 기능하고 콤프레서부(Q)가 기능하지 않는다.

즉, 엔진의 회전이 입력축(7)에 전달되면, 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 밀폐공간(10a)내에 있어서 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)가 회전한다. 이에따라 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)는 오일을 흡입공간(S)에서 토출공간(D)으로 강제 이송하여 오일에 입력차이를 일으키게 한다. 고압으로된 토출공간(D)내의 오일은 환류통로(15)를 거쳐서 저압의 흡입공간(S)으로 복귀된다. 이 고압으로된 내부 에너지가 상승한 오일이 협소한 환류통로(15)를 이동할 때에 전단(shearing)에 의해 발열한다. 또한, 오일은 구동 외치치차(11)와 종동 내치 치차(12)와 칸막이판(13)과의 사이에서 교반 또는 전단 될 때에도 발열한다. 다시, 토출공간(D)의 고압화에 의해 연통로(14)를 거쳐서 환형 유동간극(L)도 고압화되므로 오일은 환형 유동간극(L)내에 있어서 고압화되어 내부 에너지가 상승된 상태에서 전단됨과 동시에 환형 유동간극(L)이 종동 내치 치차(12)의 외주를 균등하게 감싸고 있기 때문에 균등하게 전단된다. 이로인하여, 오일은 효과적이고 또한 균등하게 발열한다. 그래서, 상술한 바와 같이 오일의 발생열은 전방 하우징(2)을 거쳐서 워타쟈켓(W)내의 순환수의 수온상승으로 변환된다. 가열된 순환수는 히터에 의해 차실내의 난방에 제공된다.

또한, 토출공간(D)의 압력 상한을 규제하기 위해 토출공간(D)과 흡입공간(S)과의 압력 차이가 설정치를 초과했을때에 양 공간을 연통시키도록 릴리프 밸브 기구를 설치할 수도 있다.

또한, 콤프레서부(Q)에 있어서는 상술한 바와 같이 흡입공역(25a)과 토출공역(25b)을 단락하는 제2단락 통로(31)가 개방되어 있으므로 입력축(7)의 회전에 의해 로터(22)가 회전하여도 토출공역(25b)에서 냉매가스가 압축, 토출되는 일이 없고, 콤프레서로서의 기능을 다하지 못한다.

한편, 냉방운전시에는 제1제어밸브(17)의 제어에 의해 제1단락통로(16)가 개방됨과 동시에 제2제어밸브(32)의 제어에 의해 제2단락통로(31)가 폐쇄된다. 이로인해 펌프부(P)가 기능하지 않고 콤프레서부(Q)가 정상적으로 기능한다.

즉, 펌프부(P)에서는 엔진의 회전이 입력축(7)에 전달되어서 구동 외치 치차(11)와 종동 내치 치차(12)가 회전하여도 상술한 바와 같이 흡입공간(S)과 토출공간(D)사이에서 압력차이가 생기는 일이 없고, 거의 발열하지도 않는다.

또한, 콤프레서부에서는 제4도에 있어서 입력축(7)의 회전에 수반하여 로터(22)가 회전하면, 흡입공역(25a)은 용적이 증대하고 토출공역(25b)은 용적이 감소한다. 이에따라 흡입공역(25a)은 흡입통로(26)와 흡입구(27)를 거쳐서 흡입실(41)로부터 냉매가스를 흡입하고, 토출공역(25b)은 압축된 냉매가스를 토출구(28)를 거쳐서 토출실(29)로 토출한다.

이와 같이 본 실시예의 차량용 공조 장치는 난방장치로서의 기능을 다하는 펌프부(P)와 냉방장치로서의 기능을 다하는 콤프레스부(Q)가 단일의 입력축(7)에 텐덤식(tandem manner)으로 장착되어 있으므로 차량 탑재성이 매우 우수하고 또한 제조 비용의 저렴화가 가능하게 되낟. 또한, 엔진의 회전을 입력축(7)에 전달시키기 위해 사용하는 전자 클러치가 한 개로 만족하므로 부품수의 저감에 의한 비용 저감도 도모된다.

또한, 본 실시예의 차량용 공조 장치에서는 펌프부(P)에 내접 치차식의 펌프기구를 작용하였으나, 외접치차식의 펌프기구나 베인식의 펌프기구등도 채용할 수가 있다. 또한, 콤프레서부(Q)에 피스톤식의 콤프레서 기구등을 채용할 수도 있다.

다시, 펌프부(P)에 있어서 제1단락통로(16)를 개폐하는 제1제어밸브(17)와 콤프레서부(Q)에 있어서 제2단락통로(31)를 개폐하는 제2제어밸브(32)를 일체식 구조로 할 수도 있다.

[발명의 효과]

이상으로 상술한 바와 같이 본 발명의 차량용 공조 장치에서는 난방장치로서의 기능을 다하는 펌프부와 냉방장치로서의 기능을 다하는 콤프레서부가 단일의 입력축에 텐덤식으로 장착되어 있으므로 차량 탑재성이 매우 우수하고 또한 제조 비용의 저렴화가 가능해진다. 또한, 엔진의 회전을 입력축에 전달시키기 위해 사용하는 전자 클러치가 한 개로 만족하므로 부품수의 저감에 의한 비용 저감도 도모해진다.

Claims (1)

1. 엔진에 작동적으로 연결된 입력축(7)상에 펌프부(P)와 콤프레서부(Q)를 설치하고 이 펌프부(P)와 콤프레서부(Q)사이에는 펌프부(P)와 콤프레서부(Q)의 축방향 밀봉을 수행하는 밀봉부재를 구비한 격벽판(1)을 설치하며, 상기 펌프부(P)는 상기 입력축(7)에 설치됨과 함께 밀폐공간(10a)에 수용된 제1회전 구동체(11)와, 상기 밀폐공간에 봉입된 점성유체(11)와, 상기 제1회전 구동체의 회전에 의거해서 점성유체가 토출되는 토출공간(D)과, 상기 토출공간(D)과 환류통로(15)를 거쳐서 연통됨과 동시에 상기 제1회전 구동체의 회전에 의거해서 점성유체가 흡입되는 흡입공간(S)과, 상기 흡입공간과 토출공간을 연통하는 제1단락통로(16)와, 상기 밀폐공간의 외부영역에 설치되고 이 점성유체의 발생열을 순환수의 온도상승으로 변환하는 워터쟈켓(W)을 구비하고, 상기 콤프레서부(Q)는 상기 입력축(7)에 설치된 제2회전 구동체(22)와, 냉매가스를 흡입, 토출하는 흡입실(41) 및 토출실(29)과, 제2회전 구동체의 회전에 의거해서 밀봉공역이 용적변화하므로서 형성되고 상기 흡입실에서 상기 냉매가스를 흡입하는 흡입공역(25a)과 상기 냉매가스를 압축해서 토출실로 토출하는 토출공역(25b)과, 상기 흡입실(41) 및 토출실(29) 또는 상기 흡입공역(25a)과 토출공역(25b)을 연통하는 제2단락통로(31)를 구비하며, 상기 제1단락통로(16)와 제2단락통로(31)에는 각 통로를 택일적으로 개폐하는 제어밸브(17,32)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 장치.