WO2018155839A1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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WO2018155839A1
WO2018155839A1 PCT/KR2018/001524 KR2018001524W WO2018155839A1 WO 2018155839 A1 WO2018155839 A1 WO 2018155839A1 KR 2018001524 W KR2018001524 W KR 2018001524W WO 2018155839 A1 WO2018155839 A1 WO 2018155839A1
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air
vehicle
air inlet
outdoor
outlet
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PCT/KR2018/001524
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English (en)
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이동규
박태용
우상구
원종보
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한온시스템 주식회사
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    • B60H2001/00242—Devices in the rear area of the passenger compartment

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioner, and more particularly, to a vehicle air conditioner, which is compactly installed on a vehicle trunk side and which can individually implement cooling and heating of a vehicle interior while assisting a front main air conditioner.
  • the vehicle air conditioner is installed in the vehicle to secure the driver's front and rear view by removing the frost, such as cold or heating the interior of the vehicle during the summer or winter, or the windshield during the rainy and winter seasons. It is a device for heating or cooling the room by introducing into the room or by circulating the air in the room to heat or cool.
  • Such a vehicle air conditioner is usually mounted between the engine compartment in front of the vehicle and the dash panel.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 1500104 (2015.03.02) filed in advance has been disclosed a rear seat air conditioning system of the vehicle that can perform the rear seat cooling and cooling with a small size and capacity through the seat air conditioning and roof air conditioning for the rear passengers .
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-145015 (2016.08.12), which is previously filed, discloses a seat air conditioner configured to independently drive by a seat of a vehicle.
  • the rear seat air conditioning system has a problem in that the air conditioning performance is reduced and the duct structure for conveying the air conditioning wind is complicated as air conditioning wind of the front air conditioner of the vehicle is used or air-conditioning is performed using a separate thermoelectric element.
  • the seat air conditioner because the air conditioning unit including a driving component such as a compressor and a blower is provided with the seat integrally under the seat seat portion to transmit vibration to the seat and the occupant to cause discomfort during seating.
  • a driving component such as a compressor and a blower
  • the air conditioning unit including a driving component such as a compressor and a blower
  • the present invention provides a vehicle air conditioning apparatus that is made of a compact structure, occupies less installation space and can efficiently perform cooling and heating with a simple structure.
  • An air conditioner for a vehicle includes a case having an air inlet and an air outlet, a blower for introducing air into the air inlet and blowing inside the case, a compressor for compressing a refrigerant, a heat exchanger for exchanging a refrigerant with air, and It comprises an expansion means for throttling the refrigerant, and the blower, compressor, heat exchanger and expansion means is provided in a side by side arranged inside the case is made of a flat type (Slip type).
  • the air conditioner for a vehicle has a compact structure, which occupies a small installation space, and arranges main components on a plane to realize a small thickness of the module, thereby maximizing space utilization when the vehicle is mounted.
  • the simple structure can be efficiently refrigerated and heated, and the waste heat to the outside of the trunk or the vehicle to solve the problem of room temperature rise due to the operation of the refrigeration cycle and improve the heat efficiency to improve the air conditioning performance.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a rear perspective view of FIG. 1;
  • Figure 3 shows an installation example of a vehicle air conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of a vehicle air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a rear perspective view of Figure 1
  • Figure 3 shows an installation example of a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention will be.
  • the vehicle air conditioner 100 is a case 10 is formed by the air inlet and the air outlet port 10, the air inlet to the case 10 And an air blower blown therein, a compressor (30) for compressing the refrigerant, a heat exchanger for exchanging the refrigerant with air, and expansion means for throttling the refrigerant.
  • the vehicle air conditioner 100 has a plate shape having a predetermined thickness, that is, a flat type.
  • the vehicle air conditioner 100 is a flat type having a slim structure that is thin in the thickness t1 direction and has a relatively large width W and height H.
  • the blower, the compressor 30, the heat exchanger and the expansion means are arranged side by side in the case 10.
  • the vehicle air conditioner 100 is installed in place of the vehicle 97 between the vehicle interior 98 and the trunk 99 in the thickness t1 direction as shown in FIG. 3.
  • Vehicle air conditioner 100 is one side is disposed toward the vehicle interior in the thickness (t1) direction, the other side is disposed toward the trunk.
  • the vehicle air conditioner 100 may be installed in other parts of the vehicle, such as a seat back and a seat bottom.
  • Vehicle air conditioner 100 is to perform a separate air conditioning irrespective of the engine start of the vehicle, and is installed in the vehicle separately from the front air conditioning unit installed on the side of the vehicle engine room usually acts as an auxiliary air conditioning unit, or the front It can be installed independently without the air conditioning system to perform the air conditioning of the vehicle.
  • the vehicle air conditioner 100 includes all the components, that is, the blower, the compressor 30, the heat exchanger, and the expansion means, as well as the accumulator 31, the refrigerant pipe 32, the changeover door 60, and the first and second parts.
  • the doors 70 and 80, the actuators, and the like are all provided inside the case 10 and are disposed flat (side by side) on the slim case 10, the main parts are arranged in a plane to form a module.
  • the compressor 30 is composed of an electric compressor, and compresses and discharges the refrigerant in a state of high temperature and high pressure.
  • the heat exchanger includes a condenser 40 for condensing the refrigerant discharged from the compressor 30 with air and condensing the refrigerant, and an evaporator 50 for evaporating the refrigerant passing through the expansion means with the air.
  • the expansion means throttles the refrigerant to expand at a low temperature and low pressure, and may include TXV or EXV.
  • An accumulator 32 may be provided at an upstream side of the compressor 30 in the refrigerant flow direction to separate the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant.
  • the compressor 30, the condenser 40, the expansion means and the evaporator 50 are sequentially installed in the refrigerant pipe 32.
  • the case 10 is provided with a turning door 60.
  • the turning door 60 selectively flows the air introduced into the air inlet to the condenser 40 and the evaporator 50.
  • the turning door 60 is rotatably provided in the case 10 about the rotation shaft 61.
  • the case 10 includes an internal air inlet 11 for introducing internal air, an external air inlet 12 for introducing external air, a first indoor outlet 13 and a second indoor outlet 16 for discharging air to the vehicle interior; And a first outdoor outlet 15 and a second outdoor outlet 14 for discharging air to the vehicle outdoor side.
  • One of the condenser 40 and the evaporator 50 is disposed above in the height (H) direction than the other.
  • the condenser 40 is disposed above the evaporator 50.
  • the internal air inlet 11 and the external air inlet 12 are formed in opposite directions in the thickness t1 direction. That is, the inside air inlet 11 is formed toward the vehicle interior side, and the outside air inlet 12 is formed toward the trunk side.
  • the inside air inlet 11 and the outside air inlet 12 are formed in opposite directions in the width (W) direction.
  • the width W direction is the same direction as the left and right width directions of the vehicle.
  • the inside air inlet 11 and the outside air inlet 12 are formed in directions opposite to each other in the height H direction. That is, the outside air inlet 12 is disposed at the top, and the inside air inlet 11 is disposed at the bottom. As a result, the outside air inlet 12 and the inside air inlet 11 are arranged in diagonal directions with each other.
  • the turning door 60 is provided between the condenser 40 and the evaporator 50.
  • a first door 70 selectively discharges air to the first indoor outlet 13 and the first outdoor outlet 15, and the second indoor outlet 16 and the air to be discharged. 2, the second door 80 to selectively discharge to the outdoor discharge port (14).
  • the internal air inlet 11, the outdoor air inlet 12, the first indoor outlet 13 and the second indoor outlet 16, the first outdoor outlet 15, and the second outdoor outlet 14 all communicate with each other, and the case ( 10) An air flow path through which air flows is formed. This air flow path is made to properly change the flow of air by the operation of the turning door 60, the first door 70 and the second door 80.
  • the internal air inlet 11 and the external air inlet 12 are provided with a first blower 21 and a second blower 22, respectively.
  • the blower wheel axial direction of the 1st blower 21 and the 2nd blower 22 is arrange
  • the rotation shaft 61 of the direction change door 60 is also arranged in parallel with the thickness t1 direction.
  • the rotating shaft 71 of the first door 70 and the rotating shaft 81 of the second door 80 are arranged in parallel with the width (W) direction.
  • the direction change door 60 is disposed between the inside air inlet 11 and the outside air inlet 12 in the width W direction and between the condenser 40 and the evaporator 50 in the height H direction.
  • the first indoor outlet 13 and the first outdoor outlet 15 are formed at an upper portion
  • the second indoor outlet 16 and the second outdoor outlet 14 are formed at a lower portion thereof.
  • blower wheel axial direction of the 1st blower 21 and the 2nd blower 22 the rotation axis direction of the direction change door 60, the rotation axis direction of the 1st door 70 and the 2nd door 80, air
  • the blower wheel axial direction of the 1st blower 21 and the 2nd blower 22 the rotation axis direction of the direction change door 60
  • the rotation axis direction of the 1st door 70 and the 2nd door 80 air
  • Figure 4 and Figure 5 shows a state of use in the cooling mode of the vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 and Figure 7 is a heating mode of the vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention Figure shows the state of use.
  • the outside air inlet 12 and the lower side air outlet 16, the second indoor outlet 16 and the second outdoor outlet 14 communicate with each other.
  • the condenser 40 is provided upstream of the first indoor outlet 13 and the first outdoor outlet 15 in the air flow direction, and the evaporator 50 is the second indoor outlet 16 and the second in the air flow direction. It is provided upstream of the outdoor discharge port 14. More specifically, the condenser 40 is provided upstream of the first door 70 in the air flow direction, and the evaporator 50 is provided upstream of the second door 80.
  • Condenser 40 and evaporator 50 may be of a heat exchanger structure having a header, a plurality of tubes and fins. Although the condenser 40 and the evaporator 50 are schematically illustrated in the drawing, the heat exchanger is arranged horizontally, that is, the condenser 40 is arranged so that a plurality of tubes and fins cross the flow path vertically with respect to the air flow direction. ) And the air passing through the evaporator 50 are arranged to sufficiently exchange heat with the refrigerant flowing therein.
  • the compressor 30 and the accumulator 31 may be disposed in place of the case 10 located directly under the outside air inlet 12. In this case, it is preferable to use the waste heat by arranging a component that generates heat by itself, such as the compressor 30, on the hot air flow path adjacent to the condenser 40 as much as possible.
  • first indoor outlet 13 and the first outdoor outlet 15 are disposed at positions perpendicular to each other. That is, the first indoor outlet 13 is opened toward the top, and the first outdoor outlet 15 is opened toward the trunk side.
  • the second indoor outlet 16 and the second outdoor outlet 14 are disposed at positions perpendicular to each other. That is, the second indoor outlet 16 is opened toward the bottom, and the second outdoor outlet 14 is opened toward the trunk side.
  • the rotation shaft 71 of the first door 70 is positioned between the first indoor outlet 13 and the first outdoor outlet 15, and the first door 70 is formed of the first indoor outlet 13 and the first door 70. It is configured to operate between a 90 degree angle which completely closes the first outdoor outlet 15 at an angle of about 45 degrees between the first outdoor outlet 15. 4 and 5, when the first door 70 is at an angle of 45 °, the first indoor outlet 13 is closed and the first outdoor outlet 15 is opened. As shown in FIGS. 6 and 7, the first door 70 is opened. When the door 70 is at a 90 ° angle, the first indoor outlet 13 is opened and the first outdoor outlet 15 is closed.
  • the rotation shaft 81 of the second door 80 is located between the second indoor outlet 16 and the second outdoor outlet 14, and the second door 80 is formed of the second indoor outlet 16 and the second door 80. It is configured to operate between a 90 degree angle which completely closes the second outdoor outlet 14 at an approximately 45 degree angle between the two outdoor outlets 14.
  • the second door 80 is at an angle of 90 ° as shown in FIGS. 4 and 5
  • the second indoor outlet 16 is opened and the second outdoor outlet 14 is closed
  • the second door 80 is closed as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the door 80 is at a 45 ° angle
  • the second indoor outlet 16 is closed and the second outdoor outlet 14 is open.
  • the direction and position of the first indoor outlet 13, the first outdoor outlet 15, the second indoor outlet 16 and the second outdoor outlet 14, the first door 70 and the second door 80 By optimizing the operating range of), a slimmer structure can be realized by reducing the thickness (t1) direction of the air conditioning apparatus.
  • the thickness t1 of the case 10 partially forms an explosion-proof part and forms the thickness t2 of the explosion-proof part larger than t1, and intensively forms a relatively thick component such as the compressor 30 in the explosion-proof part. It is preferable to arrange.
  • the bet introduced into the bet inlet 11 is cooled through the evaporator 50 and then discharged through the second indoor outlet 16.
  • the outside air introduced into the outside air inlet 12 is heated through the condenser 40 and then discharged through the first outdoor outlet 15.
  • the bet introduced into the bet inlet 11 is heated through the condenser 40 and then discharged through the first indoor outlet 13.
  • the outside air introduced into the outside air inlet 12 is cooled through the evaporator 50 and then discharged through the second outdoor outlet 14.
  • FIG. 8 is a perspective view of a vehicle air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger is composed of an evaporator 50 and a heater core 45.
  • the refrigerant pipe 32 includes a compressor 30, a condenser (not shown), expansion means, and an evaporator 50 in sequence.
  • the condenser may be separately provided outside the case 10.
  • the heater core 45 heats air by flowing coolant therein and heat-exchanging it with air.
  • the vehicle air conditioner according to the present invention may be applied not only to a heat pump system but also to a structure including a heater core of an evaporator of a cooling system using a refrigerant and a heating system using a cooling water.

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Abstract

컴펙트한 구조로 이루어져 설치 공간을 적게 차지하고 간단한 구조로 냉방 및 난방을 효율적으로 수행할 수 있는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 공기 유입구와 공기 토출구가 형성된 케이스와, 상기 공기 유입구로 공기를 유입시켜 케이스 내부에 송풍하는 송풍기와, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 공기와 열교환시키는 열교환기 및 냉매를 교축하는 팽창수단을 포함하여 이루어지고, 상기 송풍기, 압축기, 열교환기 및 팽창수단은 케이스 내부에 나란하게 배치하여 구비됨으로써 플랫 타입(Slip type)으로 이루어진다.

Description

차량용 공조장치
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 트렁크 측에 컴펙트하게 설치되어 프런트 메인 공조장치를 보조하면서 차량 실내의 냉방 및 난방을 개별 구현할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 차량 실내를 냉, 난방하거나 우천시 및 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전후방 시야를 확보하기 위해 차량에 설치되는 것으로, 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 가열 또는 냉각시킴으로써 실내를 난방 또는 냉방하는 장치이다.
이러한 차량용 공조장치는 통상 차량 전방의 엔진룸과 대시패널의 사이에 장착된다. 한편, 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제1500104호(2015.03.02)에는 후석 탑승자를 위한 시트공조 및 루프공조를 통하여 작은 사이즈와 용량으로 후석 냉난방을 수행할 수 있는 차량의 후석 공조시스템이 개시된바 있다. 아울러, 선 출원된 일본 공개특허 제2016-145015호(2016.08.12)에는 차량의 시트 단위로 단독 운전할 수 있도록 구성된 시트 공조장치가 개시된바 있다.
상기 후석 공조시스템은 차량의 전방 공조장치의 공조풍을 이용하거나 별도의 열전소자 등을 이용하여 냉난방을 수행함에 따라 공조 성능이 떨어지고 공조풍의 이송을 위한 덕트 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
아울러, 상기 시트 공조장치는 압축기와 송풍기 같은 구동부품을 포함하고 있는 공조유닛이 시트 좌석부 하방에 시트와 일체로 구비되기 때문에 시트 및 탑승자에게 진동을 전달하여 착좌시 불쾌감을 유발한다. 또한, 응축기를 지난 폐열 배출이 차량 실내를 향하기 때문에 시트 공조장치의 작동에 따라 전체적인 차량 실내의 온도가 상승하는 문제점이 있다. 그리고, 시트 하방의 공간이 충분하지 않아 압축기를 포함한 공조유닛을 일체화 설치할 경우 시트의 이동 또는 회전이 어려운 문제가 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 컴펙트한 구조로 이루어져 설치 공간을 적게 차지하고 간단한 구조로 냉방 및 난방을 효율적으로 수행할 수 있는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 공기 유입구와 공기 토출구가 형성된 케이스와, 상기 공기 유입구로 공기를 유입시켜 케이스 내부에 송풍하는 송풍기와, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 공기와 열교환시키는 열교환기 및 냉매를 교축하는 팽창수단을 포함하여 이루어지고, 상기 송풍기, 압축기, 열교환기 및 팽창수단은 케이스 내부에 나란하게 배치하여 구비됨으로써 플랫 타입(Slip type)으로 이루어진다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 컴펙트한 구조로 이루어져 설치 공간을 적게 차지하고 주요 부품들을 평면상에 배치하여 모듈의 두께를 작게 구현 가능하며 차량 장착 시 공간활용도를 극대화할 수 있다. 또한, 간단한 구조로 이루어져 효율적으로 냉장 및 난방을 수행할 수 있고, 폐열을 트렁크 또는 차량 외부로 버려 냉동 사이클 작동에 따른 실내 온도 상승 문제를 해결하며 열효율을 높여 공조 성능이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 배면 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 설치 예를 도시한 것이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드 시 사용 상태를 도시한 것이며,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드 시 사용 상태를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 사시도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 설치 예를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공기 유입구와 공기 토출구가 형성된 케이스(10)와, 공기 유입구로 공기를 유입시켜 케이스(10) 내부에 송풍하는 송풍기와, 냉매를 압축하는 압축기(30)와, 냉매를 공기와 열교환시키는 열교환기 및 냉매를 교축하는 팽창수단을 포함하여 이루어진다.
차량용 공조장치(100)는 소정의 두께를 갖는 판 형상, 즉 플랫 타입(Slip type)으로 이루어진다. 차량용 공조장치(100)는 두께(t1) 방향으로 얇고 상대적으로 폭(W)과 높이(H)가 큰 슬림한 구조의 플랫 타입이다. 또한, 케이스(10) 내부에 송풍기, 압축기(30), 열교환기 및 팽창수단이 나란하게 배치된다.
본 실시 예에서, 차량용 공조장치(100)는 도 3에 도시된 것처럼 두께(t1) 방향으로 차량 실내(98)와 트렁크(99)의 사이 중 차량(97)의 적소에 설치된다. 차량용 공조장치(100)는 두께(t1) 방향으로 일 측이 차량 실내를 향해 배치되고, 타 측은 트렁크를 향해 배치된다. 하지만, 차량용 공조장치(100)는 시트 백(Seat back), 시트 하단 등과 같이 차량의 다른 부위에도 설치 가능하다.
차량용 공조장치(100)는 차량의 엔진 시동과는 무관하게 별도의 공조를 수행하는 것으로서, 통상 차량 엔진룸 측에 설치되는 프런트 공조장치와는 별개로 차량에 설치되어 보조 공조장치로서 작용하거나, 프런트 공조장치 없이 독립적으로 설치되어 차량의 공조를 수행할 수도 있다.
차량용 공조장치(100)는 모든 구성품, 즉, 송풍기, 압축기(30), 열교환기 및 팽창수단뿐 아니라 후술할 어큐뮬레이터(31), 냉매파이프(32), 방향전환도어(60), 제1,2 도어(70)(80), 엑츄에이터 등이 모두 케이스(10) 내부에 구비됨과 아울러 슬림한 형상의 케이스(10)에 평평하게(나란하게) 배치됨에 따라, 주요 부품들을 평면상에 배치하여 모듈의 두께(t1)를 작게 구현함으로써 컴펙트한 설계가 가능하고 공간활용도를 높일 수 있다.
압축기(30)는 전동 압축기(Electric compressor)로 구성되며, 냉매를 고온고압의 상태로 압축하여 토출한다. 열교환기는 압축기(30)에서 토출된 냉매를 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기(40)와, 팽창수단을 지난 냉매를 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기(50)를 구비한다.
팽창수단은 냉매를 교축하여 저온저압의 상태로 팽창시키는 것으로서, TXV 또는 EXV 등으로 구성될 수 있다. 냉매 유동 방향으로 압축기(30)의 상류 측에는 기상냉매와 액상냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(32)가 구비될 수 있다. 압축기(30), 응축기(40), 팽창수단 및 증발기(50)는 냉매파이프(32)에 순차로 설치된다.
또한, 케이스(10)의 내부에는 방향전환도어(60)가 구비된다. 방향전환도어(60)는 공기 유입구로 유입된 공기를 응축기(40)와 증발기(50)로 선택적으로 유동시킨다. 방향전환도어(60)는 회전축(61)을 중심으로 케이스(10)에 회전 가능하게 구비된다.
케이스(10)는 내기를 유입하는 내기 유입구(11)와, 외기를 유입하는 외기 유입구(12)와, 공기를 차량 실내 측으로 배출하는 제1 실내배출구(13) 및 제2 실내배출구(16)와, 공기를 차량 실외 측으로 배출하는 제1 실외배출구(15) 및 제2 실외배출구(14)를 구비한다.
응축기(40)와 증발기(50) 중 하나는 다른 하나보다 높이(H) 방향으로 상부에 배치된다. 본 실시 예에서, 응축기(40)는 증발기(50)보다 상부에 배치된다. 아울러, 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)는 두께(t1) 방향으로 서로 반대 방향에 형성된다. 즉, 내기 유입구(11)는 차량 실내 측을 향해 형성되고, 외기 유입구(12)는 트렁크 측을 향해 형성된다.
아울러, 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)는 폭(W) 방향으로 서로 반대 방향에 형성된다. 상기에서, 폭(W) 방향은 차량의 좌우 폭방향과 동일 방향이다. 그리고, 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)는 높이(H) 방향으로 서로 반대 방향에 형성된다. 즉, 외기 유입구(12)는 상부에, 내기 유입구(11)는 하부에 배치된다. 결국, 외기 유입구(12)와 내기 유입구(11)는 서로 대각선 방향에 배치된다.
방향전환도어(60)는 응축기(40)와 증발기(50)의 사이에 구비된다. 또한, 케이스(10)의 내부에는 공기를 제1 실내배출구(13)와 제1 실외배출구(15)로 선택적으로 토출시키는 제1 도어(70)와, 공기를 제2 실내배출구(16)와 제2 실외배출구(14)로 선택적으로 토출시키는 제2 도어(80)를 구비한다.
내기 유입구(11), 외기 유입구(12), 제1 실내배출구(13) 및 제2 실내배출구(16), 제1 실외배출구(15) 및 제2 실외배출구(14)는 모두 연통하며, 케이스(10) 내부에는 공기가 유동하는 공기 유로가 형성된다. 이 공기 유로는 방향전환도어(60), 제1 도어(70) 및 제2 도어(80)의 작동에 의해 공기의 흐름을 적절히 가변시킬 수 있도록 이루어진다.
내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)에는 각각 제1 송풍기(21)와 제2 송풍기(22)가 구비된다. 제1 송풍기(21)와 제2 송풍기(22)의 블로워 휠 축방향은 두께(t1) 방향과 나란하게 배치된다. 아울러, 방향전환도어(60)의 회전축(61)도 두께(t1) 방향과 나란하게 배치된다. 한편, 제1 도어(70)의 회전축(71) 및 제2 도어(80)의 회전축(81)은 폭(W) 방향과 나란하게 배치된다.
방향전환도어(60)는 폭(W) 방향으로는 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)의 사이, 높이(H) 방향으로는 응축기(40)와 증발기(50)의 사이에 배치된다. 아울러, 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)는 상부에 형성되며, 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)는 하부에 형성된다.
이와 같이, 제1 송풍기(21) 및 제2 송풍기(22)의 블로워 휠 축방향, 방향전환도어(60)의 회전축 방향, 제1 도어(70) 및 제2 도어(80)의 회전축 방향, 공기 유입구 및 공기 토출구의 방향 및 위치, 각 부품의 위치 및 방향을 최적화함에 따라, 비교적 얇은 두께를 갖는 플랫 타입의 구조에 부품들을 효율적으로 배치 가능하고 이에 따라 슬림한 디자인을 실현 가능해진다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드 시 사용 상태를 도시한 것이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드 시 사용 상태를 도시한 것이다.
방향전환도어(60)가 도 4 및 도 5와 같이 위치한 상태에서, 외기 유입구(12)와 상부측 공기 토출구인 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)가 서로 연통되며, 내기 유입구(11)와 하부측 공기 토출구인 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)가 서로 연통된다.
그리고, 방향전환도어(60)가 도 6 및 도 7과 같이 위치한 상태에서, 내기 유입구(11)와 상부측 공기 토출구인 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)가 서로 연통되며, 외기 유입구(12)와 하부측 공기 토출구인 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)가 서로 연통된다.
응축기(40)는 공기 유동 방향으로 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)의 상류 측에 구비되고, 증발기(50)는 공기 유동 방향으로 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)의 상류 측에 구비된다. 더욱 상세하게는, 공기 유동 방향으로 제1 도어(70)의 상류 측에 응축기(40)가 구비되고, 제2 도어(80)의 상류 측에 증발기(50)가 구비된다.
응축기(40) 및 증발기(50)는 헤더, 다수의 튜브 및 핀을 구비한 열교환기 구조로 이루어질 수 있다. 도면에는 응축기(40) 및 증발기(50)를 개략적으로 도시하였으나, 열교환기가 수평으로 뉘어있는 구조, 즉, 공기 유동 방향에 대해 다수의 튜브 및 핀이 유로를 수직으로 가로지르도록 배치하여 응축기(40) 및 증발기(50)를 통과하는 공기가 이들 내부를 유동하는 냉매와 충분히 열교환할 수 있도록 배치된다.
또한, 압축기(30) 및 어큐뮬레이터(31)는 외기 유입구(12)의 직하부에 위치한 케이스(10)의 적소에 배치될 수 있다. 이 경우, 압축기(30) 등과 같이 자체로 열을 발생시키는 부품은 가급적 응축기(40)와 인접한 온풍 유로 상에 배치하여 폐열을 활용하는 것이 바람직하다.
아울러, 제1 실내배출구(13)와 제1 실외배출구(15) 서로 수직하는 위치에 배치된다. 즉, 제1 실내배출구(13)는 상부를 향해 개구되고, 제1 실외배출구(15)는 트렁크 측을 향해 개구된다. 그리고, 제2 실내배출구(16)와 제2 실외배출구(14)는 서로 수직하는 위치에 배치된다. 즉, 제2 실내배출구(16)는 하부를 향해 개구되고, 제2 실외배출구(14)는 트렁크 측을 향해 개구된다.
또한, 제1 도어(70)의 회전축(71)은 제1 실내배출구(13)와 제1 실외배출구(15)의 사이에 위치하고, 제1 도어(70)는 제1 실내배출구(13)와 제1 실외배출구(15)의 사이 대략 45°각도에서 제1 실외배출구(15)를 완전히 폐쇄하는 90°각도 사이에서 작동하도록 구성된다. 도 4 및 도 5와 같이 제1 도어(70)가 45°각도에 있는 경우 제1 실내배출구(13)는 폐쇄되고 제1 실외배출구(15)는 개방되며, 도 6 및 도 7과 같이 제1 도어(70)가 90°각도에 있는 경우 제1 실내배출구(13)는 개방되고 제1 실외배출구(15)는 폐쇄된다.
마찬가지로, 제2 도어(80)의 회전축(81)은 제2 실내배출구(16)와 제2 실외배출구(14)의 사이에 위치하고, 제2 도어(80)는 제2 실내배출구(16)와 제2 실외배출구(14)의 사이 대략 45°각도에서 제2 실외배출구(14)를 완전히 폐쇄하는 90°각도 사이에서 작동하도록 구성된다. 도 4 및 도 5와 같이 제2 도어(80)가 90°각도에 있는 경우 제2 실내배출구(16)는 개방되고 제2 실외배출구(14)는 폐쇄되며, 도 6 및 도 7과 같이 제2 도어(80)가 45°각도에 있는 경우 제2 실내배출구(16)는 폐쇄되고 제2 실외배출구(14)는 개방된다.
이와 같이 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)와 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)의 방향 및 위치, 제1 도어(70) 및 제2 도어(80)의 작동 범위를 최적화하여, 공조장치의 두께(t1) 방향을 줄여 더욱 슬림한 구조를 구현할 수 있다.
한편, 케이스(10)의 두께(t1)는 일부분에서 부분적으로 방폭부를 형성하고 이 방폭부의 두께(t2)를 t1보다 크게 형성하며, 상기 방폭부에 압축기(30)와 같은 비교적 두꺼운 부품을 집약적으로 배치하는 것이 바람직하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 냉방 모드 시, 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 증발기(50)를 지나 냉각된 후 제2 실내배출구(16)를 통해 배출된다. 아울러, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 응축기(40)를 지나 가열된 후 제1 실외배출구(15)를 통해 배출된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 난방 모드 시, 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 응축기(40)를 지나 가열된 후 제1 실내배출구(13)를 통해 배출된다. 아울러, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 증발기(50)를 지나 냉각된 후 제2 실외배출구(14)를 통해 배출된다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 사시도이다. 도 8을 참조하면, 열교환기는 증발기(50) 및 히터코어(45)로 구성된다. 즉, 냉매파이프(32)에는 압축기(30), 응축기(미도시), 팽창수단 및 증발기(50)가 순차로 구성된다. 이 경우, 응축기는 케이스(10)의 외부에 별도로 구비될 수 있다. 히터코어(45)는 내부에 냉각수를 유동시켜 공기와 열교환함으로써 공기를 가열한다. 도 8에 도시된 실시 예와 같이 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 히트펌프 시스템 형태뿐 아니라 냉매를 이용한 냉각 시스템의 증발기 및 냉각수를 이용한 난방 시스템의 히터코어를 구비한 구조에도 적용될 수 있다.
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.

Claims (13)

  1. 공기 유입구와 공기 토출구가 형성된 케이스(10)와, 상기 공기 유입구로 공기를 유입시켜 케이스(10) 내부에 송풍하는 송풍기와, 냉매를 압축하는 압축기(30)와, 냉매를 공기와 열교환시키는 열교환기 및 냉매를 교축하는 팽창수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 송풍기, 압축기(30) 및 열교환기는 케이스(10) 내부에 나란하게 배치하여 구비됨으로써 플랫 타입(Slip type)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 압축기(30)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(40)와, 상기 팽창수단을 지난 냉매를 증발시키는 증발기(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 케이스(10)의 내부에 공기 유입구로 유입된 공기를 응축기(40)와 증발기(50)로 선택적으로 유동시키는 방향전환도어(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 응축기(40)와 증발기(50) 중 하나는 다른 하나보다 높이(H) 방향으로 상부에 배치되고, 상기 방향전환도어(60)는 응축기(40)와 증발기(50)의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스(10)는:
    내기를 유입하는 내기 유입구(11);
    외기를 유입하는 외기 유입구(12);
    공기를 차량 실내 측으로 배출하는 제1 실내배출구(13) 및 제2 실내배출구(16);
    공기를 차량 실외 측으로 배출하는 제1 실외배출구(15) 및 제2 실외배출구(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)는 두께(t1) 방향으로 서로 반대 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)는 폭(W) 방향으로 서로 반대 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 케이스(10)의 내부에 공기를 제1 실내배출구(13)와 제1 실외배출구(15)로 선택적으로 토출시키는 제1 도어(70)와, 공기를 제2 실내배출구(16)와 제2 실외배출구(14)로 선택적으로 토출시키는 제2 도어(80)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 내기 유입구(11)와 외기 유입구(12)에는 각각 제1 송풍기(21)와 제2 송풍기(22)가 구비되고, 상기 제1 송풍기(21)와 제2 송풍기(22)의 블로워 휠 축방향이 두께(t1) 방향과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스(10)는 두께(t1) 방향으로 차량 실내와 트렁크 사이에 설치되고, 두께(t1) 방향으로 일 측은 차량 실내를 향해 타 측은 트렁크를 향해 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 응축기(40)는 공기 유동 방향으로 제1 실내배출구(13) 및 제1 실외배출구(15)의 상류 측에 구비되고, 상기 증발기(50)는 공기 유동 방향으로 제2 실내배출구(16) 및 제2 실외배출구(14)의 상류 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    냉방 모드 시, 상기 내기 유입구(11)로 유입된 내기가 증발기(50)를 지나 냉각된 후 제2 실내배출구(16)를 통해 배출되고, 상기 외기 유입구(12)로 유입된 외기가 응축기(40)를 지나 가열된 후 제1 실외배출구(15)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  13. 제5 항에 있어서,
    난방 모드 시, 상기 내기 유입구(11)로 유입된 내기가 응축기(40)를 지나 가열된 후 제1 실내배출구(13)를 통해 배출되고, 상기 외기 유입구(12)로 유입된 외기가 증발기(50)를 지나 냉각된 후 제2 실외배출구(14)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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