WO2019132481A1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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WO2019132481A1
WO2019132481A1 PCT/KR2018/016588 KR2018016588W WO2019132481A1 WO 2019132481 A1 WO2019132481 A1 WO 2019132481A1 KR 2018016588 W KR2018016588 W KR 2018016588W WO 2019132481 A1 WO2019132481 A1 WO 2019132481A1
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air
passage
air passage
discharge port
heat exchanger
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PCT/KR2018/016588
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이세민
권대복
김윤진
류재춘
민요찬
박태용
이성제
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한온시스템 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioner, and more particularly, to a vehicle air conditioner having a first air passage and a second air passage inside an air conditioner case, the evaporator and the condenser being installed in the air passage case, ≪ / RTI >
  • a vehicle air conditioner is an apparatus for cooling or heating a vehicle interior by heating or cooling air in the process of introducing air outside the vehicle into the interior of the vehicle or circulating air in the interior of the vehicle.
  • the inside of the air conditioner case is provided with a vaporizer for cooling action and a heater core for heating action.
  • the air conditioning system for a vehicle is configured to selectively blow air that has been cooled or heated by an evaporator or a heater core to each part of the vehicle interior using a blowing mode switching door.
  • the cooling cycle of the air conditioner includes a compressor for compressing and sending the refrigerant, a condenser for condensing the high-pressure refrigerant sent out from the compressor, an expansion valve for condensing the refrigerant condensed in the condenser and liquefied, And an evaporator or the like for cooling the air discharged into the room by the heat absorbing action due to the latent heat of evaporation of the refrigerant by heat-exchanging the low-pressure liquid refrigerant throttled by the expansion valve with the air blown toward the interior of the vehicle, Respectively.
  • eco-friendly electric vehicles such as electric vehicles and fuel cell automobiles can not use engine cooling water as a heat source for heating, so they employ a heat pump system that can heat and cool the vehicle interior without engine cooling water.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a conventional air conditioner for a vehicle
  • FIG. 2 is a plan view showing a conventional air conditioner for a vehicle.
  • a vehicular air conditioning system for a heat pump system includes an air conditioning module 1 for generating cold air and hot air, a dispensing unit for distributing cold air and hot air generated in the air conditioning module 10 to a car room And a duct (2).
  • the air conditioning module (1) has an air conditioning case (3) which divides the inside by a cold air flow path (3a) on the lower side and a warm air flow path (3b) on the upper side.
  • a cooling heat exchanger 4 and a cold air control door 5 are provided in the partitioned cold air passage 3a and a heating heat exchanger 6 and a warm air control door 7 are provided in the hot air passage 3b.
  • the distribution duct 2 has an internal flow passage 2a communicating with the cold and warm air flow passages 3a and 3b of the air conditioning module 1 and a plurality of discharge vents 2b branched from the internal flow passage 2a.
  • the distribution duct 2 introduces cold air and warm air blown from the cold air flow paths 3a and 3b of the air conditioning module 1 and discharges the air to various parts of the interior of the vehicle to cool and heat the interior of the vehicle.
  • the interior of the distribution duct 2 may further include an electric heater 2c serving as an auxiliary heat source in a heating mode.
  • the air conditioning module 1 is disposed on the engine room side outside the vehicle on the basis of the dash panel 10 of the vehicle and the distribution duct 2 is disposed on the vehicle interior side.
  • an air inflow duct for guiding the inside air to the inside of the air conditioning module 1 is provided on the cabin side.
  • the inside / outside air blown from the first blower 8 to the cold air flow path 3a is cooled by the cooling heat exchanger 4, and the cooled air is adjusted by the cold air control door 5, 2).
  • the hot air on the side of the hot air passage 3b heated by the heat exchanger 6 is discharged to the outside through the hot air outlet 7a under the control of the hot air control door 7.
  • the inside / outside air blown from the second blower 9 to the hot air flow path 3b is heated by the heating heat exchanger 6, and the heated air is adjusted by the hot air adjusting door 7, 2).
  • the cool air on the cool air passage 3a side cooled by the cooling heat exchanger 4 is discharged to the outside through the cool air outlet 5a under the control of the cool air control door 5.
  • the cold air on the cold air passage 3a side is bypassed to the warm air passage 3b side through the bypass passage 3c and the bypass door 3d, Dehumidification can be performed by supplying cold air.
  • the conventional integrated type air conditioner has a problem in that independent left and right air conditioning for performing independent air conditioning on the left and right sides in the vehicle width direction, for example, the driver's seat and the passenger's seat side, can not be realized due to the characteristics of the flow path.
  • the left and right passengers have to manually open and close the grill to control the air flow.
  • the conventional integrated type air conditioner has a complicated flow path structure, a large number of components, an increased manufacturing cost, a limitation in increasing the fastening force, and a problem that the space of a passenger becomes narrower there was.
  • the left and right independent air conditioning in the air conditioner of the integrated heat pump system can be realized with a simple structure, so that the left and right air amount control can be performed automatically, And provides a vehicle air conditioner capable of sufficiently securing an indoor space.
  • the air conditioning system for a vehicle is characterized in that the first air passage and the second air passage are formed, and the heating heat exchanger provided in one of the first air passage and the second air passage, the first air passage and the second air passage And the air passing through at least one of the heating heat exchanger and the cooling heat exchanger is independently discharged to different areas of the vehicle interior.
  • the air conditioning system for a vehicle is capable of adjusting the air volume and temperature desired by the right and left passengers by the operation or automatic control of the controller, and even when the operation of one side of the left and right is turned off, Can be performed.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a conventional automotive air conditioner
  • FIG. 2 is a plan view showing a conventional air conditioner for a vehicle
  • FIG. 3 is a plan view of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view illustrating a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a mixing-duct module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the inside of a mixing-duct case illustrating a separator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a front view showing a separator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing a separator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view showing a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a cooling mode of a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a heating mode of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14 and 15 show examples of the use of left and right independent air conditioning of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle air conditioning system includes a heat pump system of an integrated air-conditioning system and includes an air conditioning module 100 and a mixing-duct module 200 do.
  • the air conditioning module 100 includes at least one of a heating heat exchanger and a cooling heat exchanger that performs heat exchange with air.
  • the mixing-duct module 200 is formed by integrally forming an intake module and a distribution module.
  • the intake module introduces at least one of the indoor air or the outdoor air into the air conditioning module 100.
  • the distribution module discharges the air blown from the air conditioning module 100 to each part of the vehicle interior.
  • the air conditioning module 100 includes an air conditioning case 110, an evaporator 150 as a cooling heat exchanger, a condenser 130 as a heating heat exchanger, a compressor, and an expansion valve and a blower unit.
  • a first air passage 101 which is a cooling passage
  • a second air passage 102 which is a heating passage
  • Air or outside air selectively flows through the first air passage 101, and air or outside air selectively flows through the second air passage 102.
  • the evaporator 150 is provided in the first air passage 101 as a cooling heat exchanger.
  • the evaporator 150 evaporates the low-pressure liquid refrigerant discharged from the expansion valve, which will be described later, by exchanging heat with the air in the air conditioning case 110, thereby cooling the air by an endothermic effect caused by latent heat of evaporation of the refrigerant.
  • the condenser 130 is provided in the second air passage 102 as a heat exchanger for heating.
  • the condenser 130 heat-exchanges the gaseous refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the compressor, which will be described later, with the air in the air conditioner case 110. In this process, the refrigerant is condensed and the air is heated.
  • the compressor may be composed of an electric compressor driven by electric energy.
  • the compressor sucks and compresses the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant that has passed through the evaporator 150, and discharges the refrigerant toward the condenser 130 in a gaseous state at a high temperature and a high pressure.
  • the expansion valve rapidly expands the liquid refrigerant discharged from the condenser 130 to flow through the throttling action, and sends the refrigerant to the evaporator 150 in a low-temperature and low-pressure humidified state.
  • the expansion valve may comprise an EXV, TXV, orifice structure, or the like.
  • the compressor, the condenser 130, the expansion valve, and the evaporator 150 are sequentially installed in the refrigerant line.
  • the vehicle air conditioner is configured to selectively supply the indoor air and the outdoor air to the evaporator 150 and the condenser 130.
  • the indoor heat is exchanged with the evaporator 150 and supplied to the inside of the vehicle, and the outdoor air is heat-exchanged with the condenser 130 and discharged to the outside of the vehicle.
  • the indoor heat is exchanged with the condenser 130 and supplied to the inside of the vehicle, and the outside air can be exchanged with the evaporator 150 and discharged to the outside of the vehicle.
  • the air flow for each air conditioning mode is not necessarily limited to this embodiment.
  • the blower unit sucks indoor air or outdoor air through the first air passage (101) and the second air passage (102).
  • the blower unit includes a blower motor and a blower wheel coupled to the blower motor.
  • the blower unit may have a suction type structure in which air is sucked into the air conditioning case 110.
  • the mixing-duct module 200 is formed by integrally forming an intake module and a distribution module.
  • the distribution module discharges the air blown from at least one of the first air passage (101) and the second air passage (102) of the air conditioning module (100) to each part of the vehicle interior.
  • the above-described air conditioning module 100, the intake module, and the distribution module are all disposed outdoors on the basis of the vehicle dash panel 500. Accordingly, it is possible to secure the interior space of the vehicle as much as that, and the space of the passenger can be increased.
  • the mixing-duct module has a mixing-duct case 210.
  • the mixing-duct case 210 has a distributor case of a distribution module for mixing the intake case of the intake unit for sucking the air and the cooling or heated air-conditioning air into the vehicle interior, . ≪ / RTI >
  • the intake module and the distribution module are partitioned in the vehicle longitudinal direction, and the two are integrally combined to form a single mixing-duct module 200.
  • the right side in Fig. 4 is the front side of the vehicle and the left side is the rear side of the vehicle.
  • the left side (rear side) of the dash panel 500 is the vehicle interior space, and the right side is the outside (engine room).
  • the air conditioning case 110 and the mixing-duct case 210 are detachably coupled to each other through a screw or the like.
  • a coupling part 115 is formed in the air conditioning case 110 and another coupling part 215 is formed in the mixing-duct case 210 so that the coupling part 115 is fastened between the coupling and coupling parts.
  • the mixing-duct case 210 and the air conditioning case 110 are fastened in the vertical direction. More preferably, the mixing-duct case 210 is disposed at an upper portion of the air conditioning case 110.
  • the mixing-duct case 210 has a ventilation inlet 207, an outside air inlet 208, and a plurality of air outlet 214.
  • the air inflow port 207 is for introducing the inside air, and may be connected to a separate air inflow duct to suck the inside air.
  • the outside air inlet port 208 is for introducing outside air, and may be connected to a separate outside air inlet duct to suck the outside air.
  • the air inlet port 207, the outside air inlet port 208, and the air outlet port 214 are all formed in the same direction. That is, the inside air inflow opening 207, the outside air inflow opening 208, and the air discharge opening 214 all open upward.
  • the air outlet 214 may include a roof vent for discharging the air conditioning air to the ceiling of the vehicle cabin and a floor vent for discharging the air conditioning air to the bottom of the vehicle cabin.
  • the mixing-duct module 200 may further include a PTC heater 260, which is an auxiliary heating heat source, on the distribution module side.
  • a mode door 270 may be provided at a front end of the air discharge port 214 to selectively discharge air into a roof vent or a floor vent.
  • the mixing-duct module 200 comprises a single air filter 250.
  • the air filter 250 filters the air that has flowed into the air inflow port 207 and the outside air inflow port 208.
  • the air conditioning module 100 includes a first blower unit 121 and a second blower unit 122 in the first air passage 101 and the second air passage 102 respectively.
  • the first blower unit 121 and the second blower unit 122 are arranged in parallel in the horizontal direction.
  • An upper air inlet port 207 and an outer air inlet port 208 of the mixing-duct case 210 are positioned on the upper portion of the first blower unit 121 and the second blower unit 122, respectively.
  • An internal / external switching door 230 is provided between the air filter 250 and the blower unit.
  • the inside / outside switching door 230 is rotatably installed in the mixing-duct case 210 to selectively open the inside air and the outside air to the air conditioning module 100 side by adjusting the openings of the inside air inflow opening 207 and the outside air inflow opening 208 .
  • the inside / outside switching door 230 is rotationally driven by an actuator.
  • an actuator cover 211 covering the actuator may be integrally formed.
  • a cover 271 covering the actuator for driving the mode door 270 may be formed integrally with the mixing-duct case 210.
  • the air conditioning system for a vehicle has a structure in which the air conditioning module 100 and the mixing-duct module 200 are vertically fastened together with an air inflow inlet 207 and an outside air inflow port 208, and a pair of blower units
  • the evaporator 150 and the condenser 130 are disposed in the horizontal direction with respect to the blower units 121 and 122 and the plurality of air outlets 121 and 122 located in the upper portion of the air conditioning module 100 are disposed in parallel, (U) or U-shaped flow path as a whole through the structure of the flow path (214).
  • the air moves downward from the top through the air inflow opening 207 or the outside air inflow opening 208 of the mixing-duct module 200, moves in the horizontal direction in the air conditioning module 100, Exchanges heat with at least one of the heat exchangers and moves upwardly from the bottom through the air outlet 214 of the mixing-duct module 200 to form an air stream of " ⁇ " or "U" will be.
  • a cooling air discharge port 116 is formed on the downstream side of the evaporator 150 in the first air passage 101 of the air conditioning module 100 and a warm air discharge port 116 is formed in the second air passage 102 on the downstream side of the condenser 130.
  • An outlet 113 is formed.
  • the cold air discharge port 116 is formed on the left side of the air conditioner case 110 and the warm air outlet port 113 is formed on the right side surface of the air conditioner case 110.
  • a communication passage 114 communicating with the mixing-duct module 200 is formed in the first air passage 101 downstream of the evaporator 150 and in the second air passage 102 downstream of the condenser 130.
  • a cool air mode door 118 is rotatably installed on the downstream side of the evaporator 150 of the first air passage 101 and a warm air mode door 117 is rotatably installed on the downstream side of the condenser 130 of the second air passage 102 Respectively.
  • the hot air mode door 118 controls the amount of air directed toward the communication passage 114 and the amount of air directed toward the cold air outlet 116.
  • the warm air mode door 117 controls the amount of air directed to the communication passage 114, The amount of air directed to the discharge port 113 is adjusted.
  • the air conditioning module 100 includes a bypass door 128 and a bypass flow path 128a.
  • the cold air on the first air passage 101 side is bypassed to the second air passage 102 side through the bypass door 128 and the bypass passage 128a.
  • the cold air on the first air passage 101 side is supplied to the inside of the vehicle, thereby dehumidifying the inside of the vehicle.
  • the air conditioning system for a vehicle is configured such that air having passed through at least one of the evaporator (150) and the condenser (130) is independently discharged to different areas of the vehicle interior. That is, the air passing through at least one of the evaporator 150 and the condenser 130 is discharged to the left and right sides of the vehicle interior to perform left and right independent air conditioning.
  • the first air passage 101 is provided with a cooling heat exchanger and a cold air discharge opening 116
  • the second air passage 102 is provided with a heating heat exchanger and a hot air discharge opening 113.
  • the cold air discharge port 116 and the hot air discharge port 113 are formed on both left and right sides of the case in the vehicle width direction.
  • the first air passage 101 and the second air passage 102 are partitioned by the partition wall 119 in the left and right direction and the first air passage 101 and the second air passage 102 Is divided into an upper passage (103) and a lower passage (104) by a separator (300).
  • the evaporator 150 and the condenser 130 are bisected in the vertical direction by the separator 300.
  • the cold air mode door 118 is provided in the first air passage 101 to adjust the opening degree between the flow path toward the cold air discharge port 116 and the flow path toward the room.
  • the warm air mode door 117 is provided in the second air passage 102 to adjust the opening degree between the flow path toward the warm air discharge port 113 and the flow path toward the room.
  • the cool air discharge port 116 is composed of an upper cool air discharge port 116a and a lower cool air discharge port 116b.
  • the upper cool air discharge port 116a is formed on the upper part of the lower cool air discharge port 116b.
  • the hot air outlet 113 is composed of an upper hot air outlet 113a and a lower hot air outlet 113b.
  • the upper side hot air discharge port 113a is formed on the upper side of the lower side hot air discharge port 113b.
  • the cold air mode door 118 is operated so that the upper and lower cold air mode doors 118a and 118b are independently driven.
  • the warm air mode door 117 is configured to independently drive the upper warm air mode door 117a and the lower warm air mode door 117b.
  • the upper cool air mode door 118a regulates the opening of the upper cool air discharge port 116a and the lower cool air mode door 118b regulates the opening of the lower cool air discharge port 116b.
  • the upper warm air mode door 117a regulates the opening of the upper side warm air discharge port 113a and the lower side warm air mode door 117b regulates the opening of the lower side warm air discharge port 113b.
  • Air moved from the upper side to the lower side through the air inflow port 207 or the air inflow port 208 of the mixing-duct module 200 is transferred to the evaporator 150 and the condenser 130 while moving in the horizontal direction in the air conditioning module 100.
  • the communication passage 114 is partitioned into a first communication passage 301 and a second communication passage 302 by a separator 300.
  • the separator 300 extends in the horizontal direction in the air conditioning case 110 of the air conditioning module 100 to partition the upper passages 103 and the lower passages 104 as shown in FIG.
  • the separator 300 extends upward in the downstream direction of the cold air mode door 118 and the warm air mode door 117 so that the upper passageway 103 and the lower passageway 104, as shown in FIGS. 7 and 8, Rear direction of the vehicle.
  • Air flowing in the lower passage 104 is guided upward through the first communication passage 301 and discharged to one of the driver's seat or the passenger seat.
  • the air flowing in the upper passage 103 passes through the second communication passage 302 And is discharged to the other one of the driver's seat or the passenger's seat.
  • the air flowing in the lower passageway 104 is discharged to the outside through the lower cool air discharge port 116b or the lower warm air discharge port 113b under the control of the lower cool air mode door 118b or the lower warm air mode door 117b Or is guided upward through the first communication passage 301 and discharged to one of the driver's seat and the passenger's seat.
  • the air flowing in the upper passage 103 is discharged to the outside through the upper cool air discharge port 116a or the upper warm air discharge port 113a under the control of the upper cool air mode door 118a or the upper warm air mode door 117a Or is guided upward through the second communication passage 302 and is discharged to the other of the driver's seat or the passenger's seat.
  • the vehicle air conditioning system includes a control unit.
  • the control unit controls the operation of various doors, blower units, and the like of the air conditioner including the cold air mode door 118 and the warm air mode door 117.
  • the control unit controls air to be discharged to the outside when the air discharge of one of the driver's seat side and the assistant driver's seat side is turned off. As a result, the air flow rate on the other side where the air discharge is turned ON is kept constant independently of the air flow rate on the OFF side.
  • Air flowing through the first air passage 101 and the second air passage 102 of the upper passage 103 is guided to be discharged to one of the driver's seat and the passenger's seat.
  • Air flowing through the first air passage 101 and the second air passage 102 of the lower passage 104 is guided to be discharged to the other of the driver's seat and the passenger's seat.
  • the air flow of the first air passage 101 and the second air passage 102 passing through the evaporator 150 and the condenser 130 is formed in the horizontal direction and the air flow mode door 118 and the warm air mode door 117 are opened,
  • the air flow toward the room from the downstream side of the outdoor air is formed in the upward direction.
  • the first air passage 101 and the second air passage 102 are formed at the downstream side of the cold air mode door 118 and the warm air mode door 117 so that the cold air and the warm air are mixed in the air flowing process.
  • the upper passages 103 and the lower passages 104 are partitioned in the vehicle longitudinal direction by the separator 300 on the downstream side of the cold air mode door 118 and the warm air mode door 117.
  • the mixing-duct case 210 includes a right mixing-duct case 210a and a left mixing-duct case 210b fastened to each other in the left-right direction.
  • the first inclined portion 310 is formed in the separator 300 formed in the right mixing-duct case 210a and the second inclined portion 320 is formed in the separator 300 formed in the left mixing-duct case 210b. do.
  • the first inclined portion 310 guides the mixed air of the cold air or the hot air, the cold air, and the hot air passing through the first communication passage 301 through the lower passageway 104 to the left, To be discharged to the air discharge port 214 of the compressor.
  • the second inclined portion 320 guides the mixed air of the cold air or the warm air or the cold air and the warm air which have passed through the upper passage 103 and the second communication passage 302 to the right direction and the air outlet 214 .
  • FIG. 12 illustrates a cooling mode of the vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 illustrates a heating mode of the vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 14 and 15 1 shows an example of using left and right independent air conditioning of a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
  • the indoor air flows into the first air passage 101 side and is heat-exchanged with the evaporator 150 and then cooled.
  • the cold air mode door 118 is rotated to close the cold air discharge port 116 and open the flow path on the side of the communication path 114.
  • the cooled air flows through the communication path 114 to the mixing- And is circulated through the air outlet 214 to the passenger compartment.
  • the cold air mode door 118 is controlled such that the upper cold air mode door 118a and the lower cold air mode door 118b close the upper cold air discharge port 116a and the lower cold air discharge port 116b, Air flows through the first communication passage 301 and the second communication passage 302 of the communication passage 114 through the upper passage 103 and the lower passage 104 and cool air is supplied to the left and right sides of the room .
  • outside air flows into the second air passage 102 side and is heat-exchanged with the condenser 130 and then heated.
  • the hot air mode door 117 is rotated to close the communication passage 114 side and open the hot air discharge port 113.
  • the heated air is discharged to the outside of the vehicle through the hot air discharge port 113.
  • the warm air mode door 117 is controlled such that the upper warm air mode door 117a and the lower warm air mode door 117b open the upper side hot air discharge port 113a and the lower side hot air discharge port 113b, The air is discharged to the outside of the vehicle through the upper side hot air discharge port 113a and the lower side hot air discharge port 113b.
  • the indoor air flows into the second air passage 102 side and is heat-exchanged with the condenser 130 and then heated.
  • the heated air mode door 117 is rotated to close the hot air discharge port 113 and open the communication pathway 114.
  • the heated air passes through the communication pathway 114 to the air outlet port of the mixing- (214).
  • the warm air mode door 117 is controlled such that the upper warm air mode door 117a and the lower warm air mode door 117b close the upper warm air discharge port 113a and the lower warm air discharge port 113b, respectively, Air flows through the first communication passage 301 and the second communication passage 302 of the communication passage 114 through the upper passage 103 and the lower passage 104 and the warm air is supplied to the left and right sides of the room .
  • the outside air flows into the first air passage 101 side, is heat-exchanged with the evaporator 150, and then cooled.
  • the cold air mode door 118 is rotated to close the communication passage 114 side and open the cold air discharge port 116.
  • the cooled air is discharged to the outside of the vehicle through the cold air discharge port 116.
  • the cold air mode door 118 is controlled such that the upper cold air mode door 118a and the lower cold air mode door 118b open the upper cold air discharge port 116a and the lower cold air discharge port 116b, Air is discharged to the outside of the vehicle through the upper cool air discharge port 116a and the lower cool air discharge port 116b, respectively.
  • the air introduced into the first air passage 101 is heat-exchanged with the evaporator 150, and then the air in the upper passage 103 of the first air passage 101 passes through the upper cold air discharge opening 116a, The air in the lower passage 104 moves upward through the first communication passage 301 and is guided by the first inclined portion 310 of the separator 300 and the air discharged from the left air outlet 214a ) To the vehicle interior.
  • the air introduced into the second air passage 102 exchanges heat with the condenser 130, and then the air in the upper passage 103 of the second air passage 102 flows upward through the second communication passage 302 And is guided by the second inclined portion 320 of the separator 300 to be supplied to the passenger compartment through the air outlet 214b on the right side and the air in the lower passageway 104 through the lower side warm air outlet 113b And is discharged outdoors.
  • the opening of the upper cool air discharge port 116a can be controlled by the control of the upper cool air mode door 118a, and the part of the cool air that has not been discharged through the upper cool air discharge port 116a, And is mixed with hot air flowing through the upper passage 103 of the second air passage 102, and is discharged to the vehicle interior.
  • the opening of the lower side warm air discharge port 113b can be controlled by the control of the lower side warm air mode door 117b, and a part of the warm air, which is not discharged through the lower side hot air discharge port 113b, And is mixed with cold air flowing through the lower passage 104 of the first air passage 102 and then discharged to the vehicle interior.
  • the air introduced into the first air passage 101 is heat-exchanged with the evaporator 150, and the air in the lower passage 103 of the first air passage 101 is discharged to the lower cold air discharge port 116b. And the air in the upper passage 103 moves upward through the second communication passage 302 and is supplied to the passenger compartment through the air outlet 214b on the right side.
  • the air introduced into the second air passage 102 exchanges heat with the condenser 130, and then the air in the lower passage 104 of the second air passage 102 flows upward through the first communication passage 301 And is supplied to the passenger compartment through the air outlet 214a on the left side and the air in the upper passageway 103 is discharged to the outside through the upper side hot air outlet 113a.
  • the opening of the lower cool air discharge port 116b can be controlled by the control of the lower cool air mode door 118b, and the part of the cool air that has not been discharged through the lower cool air discharge port 116b, And is mixed with hot air flowing in the lower passage 104 of the second air passage 102 and then discharged to the vehicle interior.
  • the opening of the upper side warm air discharge port 113a can be controlled by the control of the upper side warm air mode door 117a, and a part of the warm air that is not discharged through the upper side hot air discharge port 113a can control the second communication flow path 302 And is mixed with cold air flowing through the upper passageway 103 of the first air passage 102 and then discharged to the passenger compartment.
  • the air conditioner of the vehicle can adjust the air volume and the temperature desired by the right and left passengers by the operation or automatic control of the controller and can perform the air conditioning uniformly without changing the air volume to the opposite side even when the operation of one side of the left and right is turned off .

Abstract

통합형 히트펌프 시스템의 공조장치에 있어서 좌우 독립 공조를 간단한 구조로 구현 가능하여 자동으로 좌우의 풍량 제어를 수행할 수 있고, 냉풍과 온풍의 믹싱성을 개선하며, 실내 공간을 충분히 확보 가능한 차량용 공조장치가 개시된다.

Description

차량용 공조장치
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조케이스 내부의 제1 공기통로와 제2 공기통로에 증발기와 응축기가 각각 설치되어 통합형으로 냉방 및 난방을 수행하는 히트펌프 시스템으로 구성된 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치이다. 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와 가열작용을 위한 히터코어가 구비된다. 차량용 공조장치는 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
공조장치의 냉방 사이클은 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)와, 압축기에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)와, 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(Expansion Valve)와, 팽창밸브에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진다.
최근에는, 냉방 사이클만을 이용하여 냉방 및 난방을 수행하는 히트펌프 시스템(Heat Pump System)이 개발되고 있다. 특히, 전기 자동차, 연료전지 자동차 등과 같은 친환경 전기차량은 엔진 냉각수를 난방 열원으로 사용할 수 없으므로, 엔진 냉각수 없이도 차실내를 냉난방할 수 있는 히트펌프 시스템을 많이 채용하고 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 차량용 공조장치를 도시한 평면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 히트펌프 시스템의 차량용 공조장치는 냉,온풍을 발생시키는 공조모듈(1)과, 공조모듈(10)에서 발생된 냉,온풍을 차실내로 분배하는 분배덕트(2)를 포함한다.
공조모듈(1)은 하측의 냉풍유로(3a)와 상측의 온풍유로(3b)로 내부를 구획한 공조케이스(3)를 구비한다. 구획된 냉풍유로(3a)에는 냉각용 열교환기(4)와 냉풍 조절도어(5)가 구비되며, 온풍유로(3b)에는 가열용 열교환기(6)와 온풍 조절도어(7)가 구비된다.
분배덕트(2)는 공조모듈(1)의 냉,온풍유로(3a,3b)와 연통되는 내부유로(2a)와, 내부유로(2a)로부터 분지되는 복수의 토출벤트(2b)를 구비한다. 분배덕트(2)는 공조모듈(1)의 냉,온풍유로(3a,3b)로부터 송풍된 냉,온풍을 도입하여 차실내의 각 부분으로 토출시킴으로써 차실내를 냉,난방한다. 분배덕트(2)의 내부에는 난방 모드 시 보조 열원으로 작용하는 전기히터(2c)가 더 구비될 수 있다.
공조모듈(1)은 차량의 대시패널(10)을 기준으로 차량 실외인 엔진룸(Engine Room) 측에 배치되며, 분배덕트(2)는 차실내 측에 배치된다. 아울러, 차실내 측에는 내기를 공조모듈(1)의 내부로 안내하는 내기유입덕트가 설치된다.
냉방 모드 시, 제1 블로어(8)에서 냉풍유로(3a)로 송풍된 내,외기를 냉각용 열교환기(4)로 냉각시키고, 냉각된 공기를 냉풍 조절도어(5)로 조절하여 분배덕트(2) 측으로 송풍한다. 이 경우, 가열용 열교환기(6)에 의해 가열된 온풍유로(3b) 측의 온풍은 온풍 조절도어(7)의 제어에 의해 온풍배출구(7a)를 통해 실외로 배출된다.
난방 모드 시, 제2 블로어(9)에서 온풍유로(3b)로 송풍된 내,외기를 가열용 열교환기(6)로 가열하고, 가열된 공기를 온풍 조절도어(7)로 조절하여 분배덕트(2) 측으로 송풍한다. 이 경우, 냉각용 열교환기(4)에 의해 냉각된 냉풍유로(3a) 측의 냉풍은 냉풍 조절도어(5)의 제어에 의해 냉풍배출구(5a)를 통해 실외로 배출된다.
또한, 난방 모드 시 차실내의 제습이 필요한 경우, 바이패스 유로(3c)와 바이패스 도어(3d)를 통해 냉풍유로(3a) 측의 냉풍을 온풍유로(3b) 측으로 바이패스함으로써, 차실내에 냉풍을 공급하여 제습을 수행할 수 있다.
종래의 통합형 공조장치는 유로의 특성상 차량 폭 방향으로 좌측과 우측, 예를 들어 운전석과 조수석 측으로 독립된 공조를 행하는 좌우 독립 공조를 구현할 수 없는 문제점이 있었다. 또는, 냉풍유로와 온풍유로가 구획 형성된 통합형 공조장치에 있어서 좌우 독립 공조를 구현하려면 좌우 승객이 수동으로 그릴을 개폐하여 풍량을 제어하여야 하였다.
또한, 종래의 통합형 공조장치는 온풍과 냉풍이 만나 혼합되는 믹싱 영역에서 온풍과 냉풍이 원활히 섞이지 못하고, 이로 인해 좌우 온도차가 발생하는 문제점이 있었다.
아울러, 종래의 통합형 공조장치는 유로 구조가 복잡하고, 구성품이 많아 제조 원가가 상승하며, 체결력 증대에 한계가 있을 뿐 아니라, 일부가 차량 실내 측에 배치됨에 따라 승객의 공간이 그만큼 협소해지는 문제가 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 통합형 히트펌프 시스템의 공조장치에 있어서 좌우 독립 공조를 간단한 구조로 구현 가능하여 자동으로 좌우의 풍량 제어를 수행할 수 있고, 냉풍과 온풍의 믹싱성을 개선하며, 실내 공간을 충분히 확보 가능한 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 제1 공기통로와 제2 공기통로가 형성되고, 상기 제1 공기통로와 제2 공기통로 중 하나에 구비되는 가열용 열교환기와 상기 제1 공기통로와 제2 공기통로 중 다른 하나에 구비되는 냉각용 열교환기를 포함하며, 상기 가열용 열교환기와 냉각용 열교환기 중 적어도 하나를 통과한 공기가 차량 실내의 서로 다른 영역에 독립적으로 토출된다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 컨트롤러의 조작 또는 자동 제어에 의해 좌우 승객이 원하는 풍량과 온도를 조절 가능하고, 좌우측 중 일 측의 작동을 오프(OFF)하여도 반대 측으로 풍량의 변화없이 일정한 공조를 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 차량용 공조장치를 도시한 평면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 측면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 평단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 부분 단면 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 믹싱-덕트 모듈을 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세퍼레이터를 도시한 믹싱-덕트 케이스의 내부를 도시한 사시도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세퍼레이터를 도시한 정면도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세퍼레이터를 도시한 측단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 정면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이며,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이고,
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 좌우 독립 공조의 사용 예를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 통합형 공조 방식의 히트펌프 시스템으로 구성되는 것으로서, 공조 모듈(100) 및 믹싱-덕트 모듈(200)을 포함한다.
공조 모듈(100)은 공기와 열교환 하는 가열용 열교환기와 냉각용 열교환기 중 적어도 하나를 구비한다. 믹싱-덕트 모듈(200)은 인테이크 모듈과 분배 모듈이 일체로 형성되어 이루어진다. 인테이크 모듈은 내기 또는 외기 중 적어도 하나를 공조 모듈(100)로 유입시킨다. 분배 모듈은 공조 모듈(100)에서 송풍된 공기를 차실내의 각 부분으로 토출한다.
공조 모듈(100)은 공조케이스(110)와, 냉각용 열교환기인 증발기(150)와, 가열용 열교환기인 응축기(130)와, 압축기와, 팽창밸브 및 블로워 유닛을 포함하여 이루어진다.
공조케이스(110)에는 냉방통로인 제1 공기통로(101)와 난방통로인 제2 공기통로(102)가 구획벽(119)에 의해 구획 형성된다. 제1 공기통로(101)를 통해서는 내기 또는 외기가 선택적으로 유입되며, 제2 공기통로(102)를 통해서도 내기 또는 외기가 선택적으로 유입된다.
증발기(150)는 냉각용 열교환기로서 제1 공기통로(101)에 구비된다. 증발기(150)는 후술할 팽창밸브에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(110) 내의 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각한다.
응축기(130)는 가열용 열교환기로서 제2 공기통로(102)에 구비된다. 응축기(130)는 후술할 압축기에서 배출되어 유동하는 고온 고압의 기상 냉매를 공조케이스(110) 내의 공기와 열교환시킨다. 이 과정에서 냉매는 응축되고 공기는 가열된다.
압축기는 전기적인 에너지를 통해 구동되는 전동 압축기(Electro compressor)로 구성될 수 있다. 압축기는 증발기(150)를 통과한 저온 저압의 기상 냉매를 흡입하고 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 냉매를 응축기(130)를 향해 토출한다.
팽창밸브는 응축기(130)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축 작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 냉매를 증발기(150)로 보낸다. 팽창밸브는 EXV, TXV 또는 오리피스 구조 등으로 구성될 수 있다. 전술한 압축기, 응축기(130), 팽창밸브 및 증발기(150)는 냉매 라인에 순차로 구비된다.
차량용 공조장치는 증발기(150)와 응축기(130)에 내기와 외기를 선택적으로 공급하도록 구성된다. 냉방 모드 시, 내기는 증발기(150)와 열교환되어 차량 실내로 공급되며, 외기는 응축기(130)와 열교환되어 차량 실외로 배출될 수 있다. 난방 모드 시, 내기는 응축기(130)와 열교환되어 차량 실내로 공급되며, 외기는 증발기(150)와 열교환되어 차량 실외로 배출될 수 있다. 하지만, 공조 모드별 공기 흐름이 반드시 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
블로워 유닛은 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)로 내기 또는 외기를 흡입시킨다. 블로워 유닛은 블로워 모터와, 이에 결합되어 회전되는 블로워 휠을 구비한다. 블로워 유닛은 공기를 공조케이스(110) 내부로 흡입하는 흡입형 구조로 이루어질 수 있다.
믹싱-덕트 모듈(200)은 인테이크 모듈 및 분배 모듈이 일체로 형성되어 구성된다. 분배 모듈은 공조 모듈(100)의 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 중 적어도 하나로부터 송풍된 공기를 차실내의 각 부분으로 토출한다.
전술한 공조 모듈(100), 인테이크 모듈 및 분배 모듈은 모두 차량 대시 패널(500)을 기준으로 실외에 배치된다. 따라서, 차량 실내 공간을 그만큼 더 확보 가능하여 승객의 공간을 증가시킬 수 있다.
믹싱-덕트 모듈은 믹싱-덕트 케이스(210)를 구비한다. 믹싱-덕트 케이스(210)는 공기를 흡입하기 위한 인테이크 유닛의 인테이크 케이스(Intake case)와 냉각 또는 가열된 공조풍을 믹싱하여 차량 실내로 토출하기 위한 분배 모듈의 분배 케이스(Distributor case)가 수평 방향으로 결합된 형태를 취한다.
즉, 도 4에 도시된 것처럼 차량 전후 방향으로 인테이크 모듈과 분배 모듈이 구획 형성되며, 둘은 일체로 결합되어 단일개의 믹싱-덕트 모듈(200)을 이룬다. 이 경우, 도 4에서 우측이 차량 전방이고 좌측이 차량 후방이다. 대시패널(500)을 기준으로 좌측(후방)은 차량 실내 공간이며, 우측은 실외(엔진룸)이다.
공조케이스(110)와 믹싱-덕트 케이스(210)는 스크류 등의 수단을 통해 서로 분리 가능하게 체결된다. 공조케이스(110)에는 체결부(115)가 형성되고, 믹싱-덕트 케이스(210)에는 이에 대응되는 또 하나의 체결부(215)가 형성되어, 이들 사이를 스크류를 통해 체결한다. 바람직하게는, 믹싱-덕트 케이스(210)와 공조 케이스(110)는 상하 방향으로 체결된다. 더욱 바람직하게는, 믹싱-덕트 케이스(210)는 공조 케이스(110)의 상부에 배치된다.
믹싱-덕트 케이스(210)는 내기 유입구(207), 외기 유입구(208) 및 복수개의 공기 토출구(214)를 구비한다. 내기 유입구(207)는 내기를 유입하기 위한 것으로서, 별도의 내기 유입 덕트에 연결되어 내기를 흡입하도록 이루어질 수 있다. 외기 유입구(208)는 외기를 유입하기 위한 것으로서, 별도의 외기 유입 덕트에 연결되어 외기를 흡입하도록 이루어질 수 있다.
내기 유입구(207), 외기 유입구(208) 및 공기 토출구(214)는 모두 동일 방향으로 형성된다. 즉, 내기 유입구(207), 외기 유입구(208) 및 공기 토출구(214)는 모두 상부 방향으로 개구된다. 공기 토출구(214)는 공조풍을 차량 실내 중 천장 쪽으로 토출하기 위한 루프 벤트와, 공조풍을 차량 실내 중 바닥 쪽으로 토출하기 위한 플로어 벤트 등으로 구성될 수 있다. 믹싱-덕트 모듈(200)은 분배 모듈 측에 보조 난방 열원인 PTC히터(260)를 더 구비할 수 있다. 아울러, 공기 토출구(214)의 전단에 공기를 루프 벤트 또는 플로어 벤트로 선택적으로 토출하기 위한 모드도어(270)가 구비될 수 있다.
믹싱-덕트 모듈(200)은 단일개의 에어 필터(250)를 구비한다. 에어 필터(250)는 내기 유입구(207) 및 외기 유입구(208)로 유입된 공기를 여과한다. 공조 모듈(100)은 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)에 각각 제1 블로워 유닛(121)과 제2 블로워 유닛(122)을 구비한다. 제1 블로워 유닛(121)과 제2 블로워 유닛(122)은 수평 방향으로 병렬 배치된다. 또한, 제1 블로워 유닛(121)과 제2 블로워 유닛(122)의 상부에는 믹싱-덕트 케이스(210)의 내기 유입구(207) 및 외기 유입구(208)가 대응되게 위치한다.
에어 필터(250)와 블로워 유닛의 사이에는 내외기 전환도어(230)가 구비된다. 내외기 전환도어(230)는 믹싱-덕트 케이스(210)에 회전 가능하게 설치되어, 내기 유입구(207)와 외기 유입구(208)의 개도를 조절함으로써 선택적으로 내기와 외기를 공조 모듈(100) 측으로 유입시킨다. 내외기 전환도어(230)는 엑츄에이터에 의해 회전 구동된다. 믹싱-덕트 케이스(210)에는 엑츄에이터를 덮는 엑츄에이터 커버(211)가 일체로 형성될 수 있다. 아울러, 믹싱-덕트 케이스(210)에는 모드도어(270)를 구동시키는 엑츄에이터를 덮는 커버(271)가 일체로 형성될 수 있다.
차량용 공조장치는 공조 모듈(100)과 믹싱-덕트 모듈(200)이 상하로 체결되는 구조와 더불어 내기 유입구(207) 및 외기 유입구(208)가 상부에 배치되고, 그 하부로 한 쌍의 블로워 유닛(121)(122)이 병립 배치되며, 블로워 유닛(121)(122)에 대해 수평 방향으로 증발기(150) 및 응축기(130)가 배치되고, 공조 모듈(100)의 상부에 위치한 복수개의 공기 토출구(214) 구조를 통해, 전체적으로 "┗┛" 또는 "U"자 형상의 유로를 형성하게 된다.
즉, 공기는 믹싱-덕트 모듈(200)의 내기 유입구(207) 또는 외기 유입구(208)를 통해 상부에서 하부 방향으로 이동하고, 공조 모듈(100)에서 수평 방향으로 이동하면서 가열용 열교환기와 냉각용 열교환기 중 적어도 하나와 열교환하며, 다시 믹싱-덕트 모듈(200)의 공기 토출구(214)를 통해 하부에서 상부 방향으로 이동하여, 전체적으로 "┗┛" 또는 "U"자 형상의 공기 흐름을 형성하는 것이다.
공조 모듈(100)의 제1 공기통로(101)에는 증발기(150)의 하류 측에 냉풍 방출구(116)가 형성되며, 제2 공기통로(102)에는 응축기(130)의 하류 측에 온풍 방출구(113)가 형성된다. 냉풍 방출구(116)는 공조케이스(110)의 좌측면에 형성되며, 온풍 방출구(113)는 공조케이스(110)의 우측면에 형성된다. 또한, 제1 공기통로(101)의 증발기(150) 하류와 제2 공기통로(102)의 응축기(130) 하류에는 믹싱-덕트 모듈(200) 쪽으로 연통하는 연통 유로(114)가 형성된다.
제1 공기통로(101)의 증발기(150) 하류에는 냉풍 모드도어(118)가 회전 가능하게 구비되며, 제2 공기통로(102)의 응축기(130) 하류에는 온풍 모드도어(117)가 회전 가능하게 구비된다. 냉풍 모드도어(118)는 연통 유로(114)로 향하는 공기의 양과 냉풍 방출구(116)로 향하는 공기의 양을 조절하며, 온풍 모드도어(117)는 연통 유로(114)로 향하는 공기의 양과 온풍 방출구(113)로 향하는 공기의 양을 조절한다.
아울러, 공조 모듈(100)은 바이패스 도어(128)와 바이패스 유로(128a)를 구비한다. 난방 모드 시 차실내의 제습이 필요한 경우, 바이패스 도어(128)와 바이패스 유로(128a)를 통해 제1 공기통로(101) 측의 냉풍을 제2 공기통로(102) 측으로 바이패스한다. 이로 인해, 제1 공기통로(101) 측의 냉풍이 차실내에 공급되면서 차실내를 제습하게 된다.
차량용 공조장치는 증발기(150)와 응축기(130) 중 적어도 하나를 통과한 공기가 차량 실내의 서로 다른 영역에 독립적으로 토출되도록 구성된다. 즉, 증발기(150)와 응축기(130) 중 적어도 하나를 통과한 공기는 차량 실내의 좌우측으로 토출되어 좌우 독립 공조를 수행한다.
전술한 바와 같이, 제1 공기통로(101)에는 냉각용 열교환기와 냉풍방출구(116)가 구비되고, 제2 공기통로(102)에는 가열용 열교환기와 온풍방출구(113)가 구비된다. 아울러, 냉풍방출구(116) 및 온풍방출구(113)는 차량 폭 방향으로 케이스의 좌우 양측면에 형성된다. 한편, 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)는 구획벽(119)에 의해 좌우 방향으로 구획 형성됨과 아울러, 제1 공기통로(101) 및 제2 공기통로(102)는 각각 세퍼레이터(300)에 의해 상측통로(103)와 하측통로(104)로 구획 형성된다.
증발기(150)와 응축기(130)는 세퍼레이터(300)에 의해 상하 방향으로 2등분된다. 냉풍 모드도어(118)는 제1 공기통로(101)에 구비되어, 냉풍방출구(116)로 향하는 유로와 실내로 향하는 유로 사이의 개도를 조절한다. 온풍 모드도어(117)는 제2 공기통로(102)에 구비되어, 온풍방출구(113)로 향하는 유로와 실내로 향하는 유로 사이의 개도를 조절한다.
냉풍방출구(116)는 상측 냉풍방출구(116a)와 하측 냉풍방출구(116b)로 이루어진다. 상측 냉풍방출구(116a)는 하측 냉풍방출구(116b)의 상부에 형성된다. 온풍방출구(113)는 상측 온풍방출구(113a)와 하측 온풍방출구(113b)로 이루어진다. 상측 온풍방출구(113a)는 하측 온풍방출구(113b)의 상부에 형성된다.
냉풍 모드도어(118)는 상측 냉풍 모드도어(118a)와 하측 냉풍 모드도어(118b)가 독립적으로 구동되게 이루어진다. 또한, 온풍 모드도어(117)는 상측 온풍 모드도어(117a)와 하측 온풍 모드도어(117b)가 독립적으로 구동되게 이루어진다. 상측 냉풍 모드도어(118a)는 상측 냉풍방출구(116a)의 개도를 조절하고, 하측 냉풍 모드도어(118b)는 하측 냉풍방출구(116b)의 개도를 조절한다. 아울러, 상측 온풍 모드도어(117a)는 상측 온풍방출구(113a)의 개도를 조절하고, 하측 온풍 모드도어(117b)는 하측 온풍방출구(113b)의 개도를 조절한다.
믹싱-덕트 모듈(200)의 내기 유입구(207) 또는 외기 유입구(208)를 통해 상부에서 하부 방향으로 이동한 공기는 공조 모듈(100)에서 수평 방향으로 이동하면서 증발기(150)와 응축기(130)와 열교환한다. 세퍼레이터(300)에 의해 상측통로(103)와 하측통로(104)로 구획된 두 영역에 각각 공기가 유동한다.
연통 유로(114)는 세퍼레이터(300)에 의해 제1 연통 유로(301)와 제2 연통 유로(302)로 구획 형성된다. 즉, 세퍼레이터(300)는 도 10에 도시된 것처럼 공조 모듈(100)의 공조케이스(110)에서 수평 방향으로 연장 형성되어 상측통로(103)와 하측통로(104)를 구획한다. 그리고, 세퍼레이터(300)는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 상부 방향으로 연장되어, 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 상측통로(103)와 하측통로(104)를 차량 전후 방향으로 구획한다.
하측통로(104)를 유동하는 공기는 제1 연통 유로(301)를 지나 상부로 안내되어 운전석 또는 조수석 중 하나로 토출되며, 상측통로(103)를 유동하는 공기는 제2 연통 유로(302)를 지나 상부로 안내되어 운전석 또는 조수석 중 다른 하나로 토출된다.
즉, 하측통로(104)를 유동하는 공기는 하측 냉풍 모드도어(118b) 또는 하측 온풍 모드도어(117b)의 제어에 의해 하측 냉풍방출구(116b) 또는 하측 온풍방출구(113b)를 통해 외부로 배출되거나, 제1 연통 유로(301)를 지나 상부로 안내되어 운전석 또는 조수석 중 하나로 토출된다.
또한, 상측통로(103)를 유동하는 공기는 상측 냉풍 모드도어(118a) 또는 상측 온풍 모드도어(117a)의 제어에 의해 상측 냉풍방출구(116a) 또는 상측 온풍방출구(113a)를 통해 외부로 배출되거나, 제2 연통 유로(302)를 지나 상부로 안내되어 운전석 또는 조수석 중 다른 하나로 토출된다.
차량용 공조장치는 제어부를 구비한다. 제어부는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)를 포함한 공조장치의 각종 도어, 블로워 유닛 등의 작동을 제어한다. 제어부는 운전석 측과 조수석 측 중 하나의 공기토출을 오프(OFF)하는 경우, 오프(OFF)된 측의 공기를 외부로 배출하도록 제어한다. 결국, 공기토출이 온(ON)된 다른 측의 공기 풍량은 오프(OFF)된 측의 공기 풍량에 대해 독립적으로 일정하게 유지된다.
상측통로(103)의 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)를 유동하는 공기는 운전석과 조수석 중 하나로 토출되도록 안내된다. 아울러, 하측통로(104)의 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)를 유동하는 공기는 운전석과 조수석 중 다른 하나로 토출되도록 안내된다.
증발기(150)와 응축기(130)를 통과하는 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)의 공기 유동은 수평 방향으로 형성되며, 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 실내로 향하는 공기 유동은 상부 방향으로 형성된다. 제1 공기통로(101) 및 제2 공기통로(102)는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 상부로 형성되는 공기 유동과정에서 냉풍과 온풍이 혼합되게 이루어진다. 상측통로(103) 및 하측통로(104)는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서, 세퍼레이터(300)에 의해 차량 전후 방향으로 구획된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 믹싱-덕트 케이스(210)는 우측 믹싱-덕트 케이스(210a)와 좌측 믹싱-덕트 케이스(210b)가 좌우 방향으로 서로 체결되어 구성된다. 우측 믹싱-덕트 케이스(210a)에 형성된 세퍼레이터(300)에는 제1 경사부(310)가 형성되며, 좌측 믹싱-덕트 케이스(210b)에 형성된 세퍼레이터(300)에는 제2 경사부(320)가 형성된다.
도 9를 참조하면, 제1 경사부(310)는 하측통로(104)를 지나 제1 연통 유로(301)를 통과한 냉풍 또는 온풍 또는 냉풍과 온풍의 혼합 공기를 좌측 방향으로 안내하여 좌측(운전석)의 공기 토출구(214)로 토출되게 한다. 제2 경사부(320)는 상측통로(103)를 지나 제2 연통 유로(302)를 통과한 냉풍 또는 온풍 또는 냉풍과 온풍의 혼합 공기를 우측 방향으로 안내하여 우측(조수석)의 공기 토출구(214)로 토출되게 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이며, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 좌우 독립 공조의 사용 예를 도시한 것이다.
도 12를 참조하면, 냉방 모드 시, 제1 공기통로(101) 측으로 내기가 유입되어 증발기(150)와 열교환한 후 냉각된다. 냉풍 모드도어(118)는 냉풍방출구(116)를 폐쇄하고 연통 유로(114) 쪽의 유로를 개방하도록 회전 조작되며, 냉각된 공기는 연통 유로(114)를 지나 믹싱-덕트 모듈(200)의 공기 토출구(214)를 통해 차량 실내로 순환된다. 이 경우, 냉풍 모드도어(118)는 상측 냉풍 모드도어(118a)와 하측 냉풍 모드도어(118b)가 각각 상측 냉풍방출구(116a)와 하측 냉풍방출구(116b)를 폐쇄하도록 제어되며, 냉각된 공기는 각각 상측통로(103)와 하측통로(104)를 지나 연통 유로(114) 중 제1 연통 유로(301) 및 제2 연통 유로(302)를 통해 이동되어 실내 좌측과 우측에 냉풍이 공급된다.
이와 동시에, 제2 공기통로(102) 측으로 외기가 유입되어 응축기(130)와 열교환한 후 가열된다. 온풍 모드도어(117)는 연통 유로(114) 측을 폐쇄하고 온풍방출구(113)를 개방하도록 회전 조작되며, 가열된 공기는 온풍방출구(113)를 통해 차량 실외로 배출된다. 이 경우, 온풍 모드도어(117)는 상측 온풍 모드도어(117a)와 하측 온풍 모드도어(117b)가 각각 상측 온풍방출구(113a)와 하측 온풍방출구(113b)를 개방하도록 제어되며, 가열된 공기는 각각 상측 온풍방출구(113a)와 하측 온풍방출구(113b)를 통해 차량 실외로 배출된다.
도 13을 참조하면, 난방 모드 시, 제2 공기통로(102) 측으로 내기가 유입되어 응축기(130)와 열교환한 후 가열된다. 온풍 모드도어(117)는 온풍방출구(113)를 폐쇄하고 연통 유로(114) 측을 개방하도록 회전 조작되며, 가열된 공기는 연통 유로(114)를 지나 믹싱-덕트 모듈(200)의 공기토출구(214)를 통해 차량 실내로 순환된다. 이 경우, 온풍 모드도어(117)는 상측 온풍 모드도어(117a)와 하측 온풍 모드도어(117b)가 각각 상측 온풍방출구(113a)와 하측 온풍방출구(113b)를 폐쇄하도록 제어되며, 가열된 공기는 각각 상측통로(103)와 하측통로(104)를 지나 연통 유로(114) 중 제1 연통 유로(301) 및 제2 연통 유로(302)를 통해 이동되어 실내 좌측과 우측에 온풍이 공급된다.
이와 동시에, 제1 공기통로(101) 측으로 외기가 유입되어 증발기(150)와 열교환한 후 냉각된다. 냉풍 모드도어(118)는 연통 유로(114) 측을 폐쇄하고 냉풍방출구(116)를 개방하도록 회전 조작되며, 냉각된 공기는 냉풍방출구(116)를 통해 차량 실외로 배출된다. 이 경우, 냉풍 모드도어(118)는 상측 냉풍 모드도어(118a)와 하측 냉풍 모드도어(118b)가 각각 상측 냉풍방출구(116a)와 하측 냉풍방출구(116b)를 개방하도록 제어되며, 냉각된 공기는 각각 상측 냉풍방출구(116a)와 하측 냉풍방출구(116b)를 통해 차량 실외로 배출된다.
도 14를 참조하면, 제1 공기통로(101)로 유입된 공기는 증발기(150)와 열교환한 후, 제1 공기통로(101) 중 상측통로(103)의 공기는 상측 냉풍방출구(116a)를 통해 실외로 배출되고, 하측통로(104)의 공기는 제1 연통 유로(301)를 통해 상부로 이동하여 세퍼레이터(300)의 제1 경사부(310)에 의해 안내되며 좌측의 공기 토출구(214a)를 통해 차량 실내로 공급된다. 이와 동시에, 제2 공기통로(102)로 유입된 공기는 응축기(130)와 열교환한 후 제2 공기통로(102) 중 상측통로(103)의 공기는 제2 연통 유로(302)를 통해 상부로 이동하여 세퍼레이터(300)의 제2 경사부(320)에 의해 안내되어 우측의 공기 토출구(214b)를 통해 차량 실내로 공급되고, 하측통로(104)의 공기는 하측 온풍방출구(113b)를 통해 실외로 배출된다.
이 경우, 상측 냉풍 모드도어(118a)의 제어에 의해 상측 냉풍방출구(116a)의 개도를 조절할 수 있으며, 상측 냉풍방출구(116a)를 통해 배출되지 않은 일부 냉풍은 제2 연통 유로(302)를 통해 상부로 이동하면서 제2 공기통로(102) 중 상측통로(103)를 유동하는 온풍과 믹싱된 후 차량 실내로 토출된다. 아울러, 하측 온풍 모드도어(117b)의 제어에 의해 하측 온풍방출구(113b)의 개도를 조절할 수 있으며, 하측 온풍방출구(113b)를 통해 배출되지 않은 일부 온풍은 제1 연통 유로(301)를 통해 상부로 이동하면서 제1 공기통로(102) 중 하측통로(104)를 유동하는 냉풍과 믹싱된 후 차량 실내로 토출된다.
도 15를 참조하면, 제1 공기통로(101)로 유입된 공기는 증발기(150)와 열교환한 후, 제1 공기통로(101) 중 하측통로(103)의 공기는 하측 냉풍방출구(116b)를 통해 실외로 배출되고, 상측통로(103)의 공기는 제2 연통 유로(302)를 통해 상부로 이동하여 우측의 공기 토출구(214b)를 통해 차량 실내로 공급된다. 이와 동시에, 제2 공기통로(102)로 유입된 공기는 응축기(130)와 열교환한 후 제2 공기통로(102) 중 하측통로(104)의 공기는 제1 연통 유로(301)를 통해 상부로 이동하여 좌측의 공기 토출구(214a)를 통해 차량 실내로 공급되고, 상측통로(103)의 공기는 상측 온풍방출구(113a)를 통해 실외로 배출된다.
이 경우, 하측 냉풍 모드도어(118b)의 제어에 의해 하측 냉풍방출구(116b)의 개도를 조절할 수 있으며, 하측 냉풍방출구(116b)를 통해 배출되지 않은 일부 냉풍은 제1 연통 유로(301)를 통해 상부로 이동하면서 제2 공기통로(102) 중 하측통로(104)를 유동하는 온풍과 믹싱된 후 차량 실내로 토출된다. 아울러, 상측 온풍 모드도어(117a)의 제어에 의해 상측 온풍방출구(113a)의 개도를 조절할 수 있으며, 상측 온풍방출구(113a)를 통해 배출되지 않은 일부 온풍은 제2 연통 유로(302)를 통해 상부로 이동하면서 제1 공기통로(102) 중 상측통로(103)를 유동하는 냉풍과 믹싱된 후 차량 실내로 토출된다.
차량용 공조장치는 컨트롤러의 조작 또는 자동 제어에 의해 좌우 승객이 원하는 풍량과 온도를 조절 가능하고, 좌우측 중 일 측의 작동을 오프(OFF)하여도 반대 측으로 풍량의 변화없이 일정한 공조를 수행할 수 있다.

Claims (16)

  1. 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)가 형성되고, 상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 중 하나에 구비되는 가열용 열교환기와 상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 중 다른 하나에 구비되는 냉각용 열교환기를 포함하며,
    상기 가열용 열교환기와 냉각용 열교환기 중 적어도 하나를 통과한 공기가 차량 실내의 서로 다른 영역에 독립적으로 토출되는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열용 열교환기와 냉각용 열교환기 중 적어도 하나를 통과한 공기는 차량 실내의 좌우측으로 토출되어 좌우 독립 공조를 수행하는 차량용 공조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101)에는 냉각용 열교환기와 냉풍방출구(116)가 구비되고, 상기 제2 공기통로(102)에는 가열용 열교환기와 온풍방출구(113)가 구비되며,
    상기 냉풍방출구(116) 및 온풍방출구(113)는 차량 폭 방향으로 케이스의 좌우 양측면에 형성되는 차량용 공조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)는 구획벽(119)에 의해 좌우 방향으로 구획 형성되는 차량용 공조장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101) 및 제2 공기통로(102)는 각각 세퍼레이터(300)에 의해 상측통로(103)와 하측통로(104)로 구획 형성되는 차량용 공조장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기는 상기 세퍼레이터(300)에 의해 상하 방향으로 2등분되는 차량용 공조장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101)에 구비되어 냉풍방출구(116)로 향하는 유로와 실내로 향하는 유로 사이의 개도를 조절하는 냉풍 모드도어(118); 및
    상기 제2 공기통로(102)에 구비되어 온풍방출구(113)로 향하는 유로와 실내로 향하는 유로 사이의 개도를 조절하는 온풍 모드도어(117)를 포함하는 차량용 공조장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 냉풍방출구(116)는 상측 냉풍방출구(116a)와 하측 냉풍방출구(116b)로 이루어지고,
    상기 온풍방출구(113)는 상측 온풍방출구(113a)와 하측 온풍방출구(113b)로 이루어지는 차량용 공조장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 냉풍 모드도어(118)는 상측 냉풍 모드도어(118a)와 하측 냉풍 모드도어(118b)가 독립적으로 구동되게 이루어지고,
    상기 온풍 모드도어(117)는 상측 온풍 모드도어(117a)와 하측 온풍 모드도어(117b)가 독립적으로 구동되게 이루어지는 차량용 공조장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    운전석 측과 조수석 측 중 하나의 공기토출을 오프(OFF)하는 경우, 상기 오프(OFF)된 측의 공기를 외부로 배출하도록 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 공조장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    공기토출이 온(ON)된 다른 측의 공기 풍량은 오프(OFF)된 측의 공기 풍량에 대해 독립적으로 일정하게 유지되는 차량용 공조장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    상측통로(103)의 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)를 유동하는 공기는 운전석과 조수석 중 하나로 토출되도록 안내되고,
    하측통로(104)의 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)를 유동하는 공기는 운전석과 조수석 중 다른 하나로 토출되도록 안내되는 차량용 공조장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    냉각용 열교환기와 가열용 열교환기를 통과하는 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)의 공기 유동은 수평 방향으로 형성되고,
    상기 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 실내로 향하는 공기 유동은 상부 방향으로 형성되는 차량용 공조장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101) 및 제2 공기통로(102)는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 상부로 형성되는 공기 유동과정에서 냉풍과 온풍이 혼합되게 이루어지는 차량용 공조장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 상측통로(103) 및 하측통로(104)는 냉풍 모드도어(118) 및 온풍 모드도어(117)의 하류 측에서 상기 세퍼레이터(300)에 의해 차량 전후 방향으로 구획되는 차량용 공조장치.
  16. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)가 형성된 공조 모듈과, 상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 측으로 내기와 외기 중 적어도 하나를 유입시키는 인테이크 모듈과, 상기 세퍼레이터(300)를 포함하며 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기 중 적어도 하나를 통과한 공기를 차실내의 각 부분으로 토출하는 분배 모듈이 모두 차량 대시 패널(500)을 기준으로 실외에 배치되는 차량용 공조장치.
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