KR101492155B1

KR101492155B1 - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR101492155B1
Application number: KR20120068390A
Authority: KR
Inventors: 한성석; 김성현; 김동균; 김형주
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2015-02-11
Also published as: CN103648810A; DE112012002674T5; DE112012002674B4; WO2013002529A3; WO2013002529A2; US9682607B2; KR20130004107A; CN103648810B; US20140124161A1

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발기와 저장 탱크의 접촉 구조를 면접촉으로 구성함으로서, 냉방 모드시 증발기의 냉기를 직접 저장 탱크에 전달하여 축냉 효과가 배가되고, 증발기 표면에서 발생한 응축수가 저장 탱크 표면을 추가로 냉각시켜 축냉 효과가 극대화되며, 저장 탱크의 용량을 크게 하지 않고도 열교환 성능을 보다 효율적으로 향상시킬 수 있고, 아울러 저장 탱크의 내부에 열교환수단을 더 설치함으로써 열매체의 열교환 성능이 보다 향상되도록 구현된 차량용 공조장치가 개시된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기와 열교환되는 열매체를 저장하여 냉기 또는 온기를 축적하는 저장 탱크를 구비한 차량용 공조장치에 관한 것이다.

최근에는 연비 개선 및 배기가스의 배출규제에 따른 환경오염 대응 방안으로 하이브리드 카(Hybrid car) 또는 아이들 스탑 카(Idle-stop car)의 출시가 급증하는 추세에 있다.

상기 하이브리드 카 또는 아이들 스탑 카는 신호대기 등의 정차 시 엔진이 자동으로 정지하는 것으로, 엔진에 연결된 냉방사이클용 압축기의 동작이 정지되어 냉방의 열원이 부족하게 되고, 인로 인해 차내의 쾌적성을 저하시키는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 공조장치의 내부에 축냉 기능을 갖게 하거나 별도의 배터리를 탑재하여 엔진의 정지 시간이 길 경우 상기 배터리에 의해 에어컨을 작동시키는 등의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치는 공조 케이스(1)와, 송풍기(2a)와, 증발기(3a) 및 히터코어(4)와, 온도조절 도어(5) 및 저장 탱크(6)를 포함한다.

공조 케이스(1)는 입구에 내,외기를 유입시키는 내,외기전환도어(1a)가 설치되고, 출구에 각각 도어(1b,1c,1d)에 의해 개도가 조절되는 벤트(1e, 1f, 1g)들이 설치된다. 송풍기(2a)는 상기 공조케이스(1)의 입구에 설치되며, 증발기(3a) 및 히터코어(4)는 상기 공조케이스(1)의 내부유로에 순차로 설치된다.

온도조절 도어(5)는 상기 공조케이스(1)의 냉기통로(P1) 및 온기통로(P2)의 개도를 조절하며, 저장 탱크(6)는 상기 증발기(3a)의 하류 측에 배치되어 상기 증발기(3a)를 통과한 냉기를 축적한다.

이와 같이 구성된 종래의 차량용 공조장치는 엔진과 연동되는 압축기(미도시)가 구동되어, 증발기(3a)를 포함하는 냉매사이클이 구동됨과 아울러 상기 내,외기전환도어(1a)를 통해 유입된 내,외기가 증발기(3a)에서 열교환되어 각 벤트(1e, 1f, 1g)로 토출되어지며, 이 과정에서 상기 저장 탱크(6)에서 증발기(3a)와 열교환된 냉기가 축적된다.

이와 같은 상태에서 신호대기 등에 의한 차량 정지 시 또는 정체에 의해 차량 정지 상태처럼 짧은 시간 동안 엔진의 구동을 정지하는 하이브리드 카 등에서는 엔진의 정지에 의해 냉매사이클의 가동이 정지되고, 이로 인해 상기 저장 탱크(6)에 축적된 냉기를 방출하여 차량 실내가 냉방되는 것이다.

하지만, 종래의 차량용 공조장치에 구비되는 저장 탱크(6)는 충분한 축냉 기능을 수행하기 위해서는 큰 용량을 필요로 하는 것이었으며, 만약, 저장 탱크(6)의 용량이 커지게 되면 설치 공간을 많이 차지하게 되어 공조 장치의 전반적인 하중 및 부피가 커지는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 증발기와 저장 탱크의 접촉 구조를 면접촉으로 구성하여 축냉 효과를 극대화하고 저장 탱크의 용량을 크게 하지 않고도 열교환 성능을 보다 효율적으로 향상하도록 구현된 차량용 공조장치를 제공한다.

이에 더 나아가, 본 발명에서는 저장 탱크의 내부에 열교환수단을 더 설치함으로써 열매체의 열교환 성능이 보다 향상되도록 구현된 차량용 공조장치를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 공조 케이스와, 상기 공조 케이스의 내부에 공기 유동 방향을 따라 순차로 설치되는 증발기 및 히터코어와, 상기 히터코어의 입,출구 파이프와 엔진의 냉각수 파이프 사이에 설치되어 상기 엔진으로부터 히터코어를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브 및 상기 히터코어 내부의 냉각수를 순환시키기 위한 순환 펌프를 포함하며, 상기 히터코어 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열을 위한 열매체로 이용하는 것으로서, 상부에 상기 증발기가 마운팅되는 것으로 상기 증발기와 면 접촉되도록 면 접촉부를 구비하여 상기 열매체의 열교환을 수행하는 저장 탱크를 구비한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 증발기가 저장 탱크의 상부에 마운팅되어, 냉방 모드시 증발기의 냉기를 직접 저장 탱크에 전달하여 축냉 효과가 배가되고, 증발기 표면에서 발생한 응축수가 저장 탱크 표면을 추가로 냉각시켜 축냉 효과가 극대화된다.

아울러, 상기 저장 탱크의 내부에 격벽을 구비함으로써, 저장 탱크의 용량을 크게 하지 않고도 열교환 성능을 보다 효율적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 격벽을 경사지게 형성함으로써, 열매체의 유량 및 유속을 제어할 수 있고, 이로인해 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.

그리고, 특정 형상을 갖는 베플을 구비하여, 저장 탱크의 열교환 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 상기 증발기의 출구측 냉매파이프를 상기 저장 탱크의 내부에 삽입하여 경유하도록 함으로써, 상기 증발기의 출구측 냉매파이프를 유동하는 차가운 냉매와 상기 저장 탱크내의 냉각수(열매체)가 상호 열교환하게 되어 상기 저장 탱크내의 냉각수를 더욱 신속하게 축냉하게 되고, 이로인해 축냉효율이 향상되게 된다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 측 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저장 탱크의 측 단면도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이고,
도 8은 도 7의 변형 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이며,
도 9는 도 7의 다른 변형 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이고,
도 10은 본 발명에 따른 저장 탱크의 내부에 열교환수단이 설치된 경우를 나타내는 사시도이며,
도 11은 도 10의 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이고,
도 12는 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 냉방 모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이며,
도 13은 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 난방 모드를 나타내는 단면도이고,
도 14는 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 난방 모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 측 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 공조 케이스(20)와, 증발기(24) 및 히터코어(29)와, 유량제어밸브(550)와, 순환 펌프(190) 및 저장 탱크(27)를 포함한다.

공조 케이스(20)는 입구 측에 공기 유입구(11)가 형성되어 있고 출구 측에는 다수개의 공기 토출구가 형성되며, 내부에는 공기 유입구(11)와 공기 토출구를 연통하는 공기 통로가 형성된다. 이 경우, 상기 공기 토출구는 차량의 앞유리쪽으로 공기를 토출시키기 위한 디프로스트 벤트(12)와, 앞좌석 탑승자의 얼굴쪽으로 공기를 토출시키기 위한 페이스 벤트(13)와, 탑승자의 발쪽으로 공기를 토출시키기 위한 플로어 벤트(14a)(14b)가 형성된다. 아울러, 상기 디프로스트 벤트(12)와, 페이스 벤트(13) 및 플로어 벤트(14a)(14b)는 각각 모드 도어(15)(16)(17)에 의하여 개폐된다.

증발기(24) 및 히터코어(29)는 상기 공조 케이스(20)의 내부 유로에 순차로 설치된다.

냉방 모드시 압축기(미도시)의 가동으로 냉매가 압축기, 응축기(미도시), 팽창밸브(미도시) 및 증발기(24)를 순환하며, 이 과정에서 증발기(24)를 통과하는 공기가 증발기(24) 내의 차가운 냉매와 열교환하여 냉각된 후 공조 케이스(20)의 공기 토출구를 통해 차실내로 토출됨으로써 냉방이 이루어진다.

아울러, 히터코어(29)는 한 쌍의 탱크(미도시)와, 상기 탱크들을 연결하는 다수개의 튜브(미도시)와, 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀(미도시) 및 상기 탱크들에 각각 연결되는 입,출구 파이프(291,292)로 구성된다. 이 경우, 상기 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)는 차량의 엔진(560)을 향해 연장되게 설치되며, 엔진(560)의 냉각수 파이프(561)와 각각 연통되게 연결되어 있다. 결국, 엔진(560)의 가동 시 엔진(560)으로부터 가열된 뜨거운 냉각수가 히터코어(29)를 순환한 후 다시 엔진(560)으로 복귀하며, 이러한 과정에서 히터코어(29)를 통과하는 공기가 히터코어(29) 내의 뜨거운 냉각수와 열교환하여 가열된 후 공조 케이스(20)의 공기 토출구를 통해 차실내로 토출됨으로써 난방이 이루어진다.

유량제어밸브(550)는 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)와 엔진(560)의 냉각수 파이프(561) 사이에 설치되어, 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어한다. 이 경우, 히터코어(29)의 전방에 온도조절도어를 설치하여 증발기(24)를 통과한 냉풍과 히터코어(29)를 통과한 온풍의 혼합 양을 조절하여 차실내로 토출되는 공기의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 상기 유량제어밸브(550)는 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수를 선택적으로 바이패스시키거나 연통시키는 4-방향 밸브의 형태로 구현될 수 있으며, 이에 대한 상세한 구조의 설명은 생략하며 작동에 대해서는 이후에 상세히 설명하기로 한다.

순환 펌프(190)는 유량제어밸브(550)가 히터코어(29)로 공급되는 냉각수를 차단할 경우, 후술할 저장 탱크(27) 내의 냉각수를 히터코어(29)로 순환시키는 기능을 수행한다.

저장 탱크(27)는 히터코어(29)를 순환하는 냉각수 순환 라인 상에 설치되어 축냉 또는 축열을 수행한다. 저장 탱크(27)의 상부에는 증발기(24)가 마운팅된다. 아울러, 저장 탱크(27)는 면 접촉부(130)를 구비하여 증발기(24)와 면 접촉됨에 따라, 열매체의 열교환을 수행한다.

즉, 저장 탱크(27)는 냉,난방 모드시 저장 탱크(27) 내의 냉각수에 축냉 또는 축열을 수행하고, 엔진 정지 시 저장 탱크(27) 내의 축냉 또는 축열된 냉각수를 히터코어(29)로 순환시켜 공조케이스(20)의 토출 공기온도가 급격히 변화하는 것을 방지한다.

이에 더 나아가, 증발기(24)가 저장 탱크(27)의 상부에 마운팅됨으로써, 냉방 모드시 증발기(24)의 냉기를 직접 저장 탱크(27)에 전달하여 축냉 효과가 배가되고, 증발기(24) 표면에서 발생한 응축수가 저장 탱크(27) 표면을 추가로 냉각시켜 축냉 효과가 극대화되는 것이다.

또한, 상기 공조케이스(20)의 내부에는, 상기 증발기(24)를 통과한 공기 중 일부가 히터코어(29)를 바이패스하도록 히터코어(29)의 상부에 바이패스 통로(25a)가 형성되고, 상기 바이패스 통로(25a)에는 개도 조절을 위해 바이패스 도어(25)가 설치된다. 상기 바이패스 도어(25)는 차량의 조건에 따라 바이패스 통로(25a)를 선택적으로 개폐한다. 결국, 초기 냉방 모드시 바이패스 도어(25)를 통해 바이패스 통로(25a)를 개방하게 되면, 증발기(24)에서 차가워진 공기 중 일부는 히터코어(29)를 통과하지만 일부는 바이패스 통로(25a)를 통해 히터코어(29)를 바이패스 함으로써, 최대냉방 속효성을 향상할 수 있다. 상기 바이패스 도어(25)는 엔진(560) 가동중의 냉방 모드시에만 바이패스 통로(25a)를 개방하게 되고, 엔진(560) 가동중의 난방 모드시 및 냉,난방 모드 상태에서 엔진(560) 정지시에는 바이패스 통로(25a)를 폐쇄하게 된다.

하지만, 차량용 공조장치는 본 발명의 일 실시 예에서 설명된 구조 이외에도, 전기 자동차에 설치되는 공조장치의 형태로 구현되는 것도 가능하며 그 밖의 다른 구조로도 구현 가능하다.

이제, 본 발명의 일 실시 예에서 설명되는 차량용 공조장치의 더욱 상세한 구조를 저장 탱크(27)와 증발기(24)의 접촉 구조 및 저장 탱크(27)의 내부 구조를 통해 설명한다.

즉, 상기 저장 탱크(27)는 면 접촉부(130) 및 다수의 격벽부(150)를 구비한다. 상기 격벽부(150)는 단일개로 형성되는 것도 가능하며, 본 실시 예에서는 격벽부(150)가 다수개로 구비된 예를 설명하기로 한다.

면 접촉부(130)는 상기 증발기(24)와 면 접촉되어 상기 열매체(냉각수, 이하 열매체로 기재한다)의 열교환을 수행한다.

격벽부(150)는 상기 저장 탱크(27)의 내부에 형성되어 상기 열매체의 유로를 형성한다. 상기 격벽부(150)는 상기 열매체의 열교환 성능을 향상시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 격벽부(150)는 저장 탱크(27)의 내측 하면부터 상면까지 연장되고, 저장 탱크(27)의 양측에 서로 교차로 엇갈리게 다수개가 배치되어, 열매체의 유로는 지그재그 형태를 갖는다. 따라서, 저장 탱크(27)의 내부를 흐르는 열매체는 상기 면 접촉부(130)를 통한 증발기(24)와의 열교환 시 유로 저항이 증가하고 유속이 감소하게 되며, 이로 인해 면 접촉부(130) 인근 부위에서 열매체의 정체 시간이 길어지게 된다.

이와 같이, 증발기(24)와 저장 탱크(27)가 면 접촉함과 동시에 저장 탱크(27)의 내부에 격벽부(150)를 구성하여, 저장 탱크(27)의 열교환 성능이 향상될 수 있다.

이 경우, 상기 저장 탱크(27)는 내부에 공간부(160)가 형성된 대략 사각 박스 형태로 이루어지며, 상기 저장 탱크(27)의 상부가 내측으로 요입되어 상기 면 접촉부(130)가 형성된다. 상기 저장 탱크(27)에는 열매체를 저장 탱크(27)의 내부로 유입하기 위한 유입구(141) 및 열매체를 저장 탱크(27)의 외부로 배출하기 위한 배출구(142)가 형성된다.

상기 증발기(24)는 상기 면 접촉부(130)의 요입된 부위에 삽입되어, 상기 면 접촉부(130)의 요입된 측면 및 저면에 직접 면 접촉된다. 따라서, 상기 유입구(141)를 통해 저장 탱크(27)의 내부로 유입된 열매체는 상기 격벽부(150)에 의해 형성되는 지그재그 형태의 유로를 따라 유동을 진행하고, 상기 면 접촉부(130)의 요입된 측면 및 저면을 통해 상기 증발기(24)와 열교환이 수행된다.

이와 같은 구조를 통해, 비교적 작은 부피의 저장 탱크(27)에서도 증발기(24)와의 효율적인 열교환을 수행할 수 있으며, 별도의 덕트나 파이프 등을 필요로 하지 않기 때문에 제작 비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 격벽부(150)들 중 적어도 하나는 상기 면 접촉부(130)의 직 하부에 배치된다.

면 접촉부(130)의 직 하부에 배치된 격벽부(150)에 의해, 상기 증발기(24)와 접촉되는 면 접촉부(130) 부위에서 열매체는 적어도 일 회의 굴곡 구간을 가지며, 이와 같은 굴곡 구간은 열매체의 유로 저항을 증가시켜 저장 탱크(27)의 더욱 효율적인 열교환을 가능하게 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저장 탱크의 측 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 저장 탱크(327)는 면 접촉부(230) 및 다수의 격벽부(250)를 구비한다. 상기 격벽부(250)는 단일개로 형성되는 것도 가능하며, 본 실시 예에서는 격벽부(250)가 다수개로 구비된 예를 설명하기로 한다.

면 접촉부(230)는 증발기(224)와 면 접촉되어 열매체의 열교환을 수행한다. 상기 열매체는 물 등으로 구성될 수 있다.

격벽부(250)는 상기 저장 탱크(327)의 내부에 형성되어 상기 열매체의 유로를 형성한다. 상기 격벽부(250)는 상기 열매체의 열교환 성능을 향상시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 격벽부(250)는 저장 탱크(327)의 내측 하면부터 상면까지 연장되고, 저장 탱크(327)의 양측에 서로 교차로 엇갈리게 다수개가 배치되어, 열매체의 유로는 지그재그 형태를 갖는다. 따라서, 저장 탱크(327)의 내부를 흐르는 열매체는 상기 면 접촉부(230)를 통한 증발기(224)와의 열교환 시 유로 저항이 증가하고 유속이 감소하게 되며, 이로 인해 면 접촉부(230) 인근 부위에서 열매체의 정체 시간이 길어지게 된다.

또한, 상기 저장 탱크(327)는 내부에 공간부(260)가 형성된 대략 사각 박스 형태로 이루어지며, 상기 저장 탱크(327)의 상부가 내측으로 요입되어 상기 면 접촉부(230)가 형성된다. 상기 저장 탱크(327)에는 열매체를 저장 탱크(327)의 내부로 유입하기 위한 유입구(241) 및 열매체를 저장 탱크(327)의 외부로 배출하기 위한 배출구(242)가 형성된다.

상기 증발기(224)는 상기 면 접촉부(230)의 요입된 부위에 삽입되어, 상기 면 접촉부(230)의 요입된 측면 및 저면에 직접 면 접촉된다. 따라서, 상기 유입구(241)를 통해 저장 탱크(327)의 내부로 유입된 열매체는 상기 격벽부(250)에 의해 형성되는 지그재그 형태의 유로를 따라 유동을 진행하고, 상기 면 접촉부(230)의 요입된 측면 및 저면을 통해 상기 증발기(224)와 열교환이 수행된다.

이 경우, 상기 격벽부(250)는 열매체의 유로 방향(열매체의 유동 방향)으로 경사지게 형성된다. 다시말해, 상기 면 접촉부(230)의 양측에 배치된 각각의 격벽부(250)를 면 접촉부(230)의 직 하부에 배치된 격벽부(250)를 향해 경사지게 배치함으로써, 상기 면 접촉부(230) 부위에서 상기 열매체의 유로 단면적이 좁아지는 구간이 형성되게 된다.

이와 같이, 열매체의 유로 단면적이 좁아짐에 따라, 좁아진 유로 단면적을 흐르는 열매체의 유로 저항이 증가하면서 저장 탱크(327)내의 유속이 감소하게 되며, 결국, 저장 탱크(327)의 열교환 성능은 극대화된다.

또한, 도 8은 도 7의 변형 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 저장 탱크(327)는 적어도 하나의 베플(251)이 더 구비된다.

베플(251)은 상기 격벽부(250)로부터 돌출 형성되는 것으로, 상기 면 접촉부(230) 부위에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 베플(251)은 상기 열매체의 유로 저항을 더욱 증가시킴에 따라 저장 탱크(327)내 열매체의 유속을 더욱 효과적으로 감소시켜, 저장 탱크(327)의 열교환 성능을 더욱 극대화시킨다.

이 경우, 상기 베플(251)은 상기 격벽부(250)의 측벽으로부터 상기 열매체의 유동 진행 방향을 따라 경사지게 연장 형성된다. 따라서, 상기 격벽부(250)와 상기 베플(251) 사이에 형성되는 뒷공간(255)에 열매체의 유동 시 와류가 발생되며, 이와 같은 와류의 형성은 면 접촉부(230) 부위에서 저장 탱크(327)의 열교환 성능을 향상시키는 것을 돕는다.

한편, 도 9는 도 7의 다른 변형 예에 따른 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 베플(251)은 지그재그 형상으로 이루어지질 수 있다.

이와 같은 지그재그 형상의 베플(251)은 열매체의 유속을 감소하는데 일조할 뿐 아니라, 베플(251)의 골과 골 사이에 형성되는 오목한 부위(255)에 열매체의 유동 시 와류가 발생하여 저장 탱크(327)의 열교환 성능을 향상시킨다.

도 10은 본 발명에 따른 저장 탱크의 내부에 열교환수단이 설치된 경우를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10의 저장 탱크의 내부를 도시한 평면도이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장 탱크(27)의 내부에 열교환수단(22)이 적용된 경우를 도시한 것이고, 상기 일 실시 예 뿐만 아니라 본 발명의 모든 실시 예에 적용 가능한 것이다.

도 10 및 도 11과 같이, 상기 저장탱크(27)의 내부에는 상기 증발기(24)를 순환하는 냉매와 상기 저장 탱크(27)내의 열매체(냉각수)가 상호 열교환 할 수 있도록 열교환수단(22)이 설치된다.

상기 열교환수단(22)은, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기(24)를 연결하는 냉매파이프 중 상기 증발기(24)에 연결되는 냉매파이프를 상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하도록 설치하여 이루어진다.

여기서, 상기 증발기(24)에 연결되는 냉매파이프로는 상기 증발기(24)로 냉매를 유입하기 위한 입구 파이프(24a)와 냉매를 배출하기 위한 출구파이프(24b)가 있다.

이때, 상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하는 냉매파이프는 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)인 것이 바람직하다.

즉, 냉방모드시, 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)를 유동하는 냉매는 저온 저압의 냉매로써 차가운 상태이다.

따라서, 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)의 일부구간을 상기 저장 탱크(27)의 내부에 삽입하여 경유하도록 함으로써, 상기 저장 탱크(24)내의 열매체와 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)를 유동하는 차가운 냉매가 상호 열교환하게 되어 상기 저장 탱크(24)내의 냉각수를 더욱 신속하게 축냉하게 되고, 이로인해 축냉효율이 향상되게 된다.

또한, 상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하는 냉매파이프인 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)는 상기 저장 탱크(27)내 열매체의 유로를 따라 형성된다. 따라서, 상기 저장 탱크(27)내에 열매체의 유로를 따라 형성되는 상기 출구 파이프(24b)로 인해 열매체의 유로 저항이 더욱 증가하게 되고, 이로인해 저장 탱크(27)의 제한된 공간에서 열매체를 가능한 오래 흐르게 하고 상기 출구 파이프(24b)와 열매체의 열교환 시간을 길게하여 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 저장 탱크(27)의 내부에 삽입된 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)의 일부 구간은 지그재그 형태로 절곡함으로써, 열매체와의 열교환 면적을 증가시키거나 열매체의 유로 저항을 더욱 증가시켜 유속을 감소시킬 수 있다.

그리고, 도 10 및 도 1과 같이, 상기 면 접촉부(130)에는 상기 증발기(24)에서 발생한 응축수가 원활하게 배출될 수 있도록 배수홀(135)이 형성된다.

상기 배수홀(135)은 상기 면 접촉부(130)의 저면에서 저장 탱크(27)를 수직으로 관통하도록 형성된다. 이때, 상기 배수홀(135)은 저장 탱크(27)의 내부와 구획된다.

따라서, 상기 증발기(24)에서 발생하여 면 접촉부(13)내로 흘러내린 응축수가 상기 배수홀(135)를 통해 원활하게 배수되는 것이다.

도 12는 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 냉방 모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이며, 도 13은 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 난방 모드를 나타내는 단면도이고, 도 14는 도 2의 실시 예의 차량용 공조장치에서 난방 모드 중 엔진 정지시를 나타내는 단면도이다.

도 2 및 도 12 내지 도 14를 참조하여, 차량용 공조장치의 작동을 설명하기로 한다.

가. 냉방 모드시(도 2 참조)

냉방 모드시에는 유량제어밸브(550)가 엔진(560)으로부터 히터코어(29)로 공급되는 냉각수를 완전히 차단하게 되어, 엔진(560)으로부터 공급되는 냉각수는 유턴하여 엔진(560)으로 다시 복귀한다. 아울러, 바이패스 도어(25)는 바이패스 통로(25a)를 개방하고 순환 펌프(190)가 가동된다.

따라서, 공조 케이스(20)의 공기 유입구(11)를 통해 유입된 공기는 증발기(24)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 이 냉기 중 일부는 바이패스 통로(25a)를 통해 히터코어(29)를 바이패스하고, 일부는 히터코어(29)를 통과한 후 공조 모드에 따라 모드 도어에 의해 개방된 공기 토출구를 통해 차실내로 토출됨으로써 냉방이 이루어진다.

이 과정에서, 증발기(24)를 통과하면서 냉각된 냉기가 히터코어(29)를 통과하면서 히터코어(29) 내의 냉각수를 냉각시키게 되어, 냉각수는 차가워진 상태가 되며, 히터코어(29) 내의 차가운 냉각수가 저장 탱크(27)로 순환하게 되면서 저장 탱크(27)가 축냉하게 된다.

이 경우, 저장 탱크(27)의 상부에 마운팅 된 증발기(24)는 저장 탱크(27)와 면 접촉됨에 따라, 증발기(27)의 냉기를 직접 저장 탱크(27) 내의 냉각수에 전달하여 축냉 효과가 배가되고, 증발기(27) 표면에서 발생한 응축수가 저장 탱크(27)의 표면을 추가로 냉각시켜 축냉 효과가 극대화되는 것이다.

나. 냉방 모드 중 엔진 정지 시(도 12 참조)

냉방 모드 상태로 주행 중에 신호 대기 또는 정차 등에 의해 차량의 엔진(560)이 정지될 경우, 압축기가 정지되면서 에어컨이 오프 상태가 되고, 이 경우 증발기(24)의 온도가 상승하기 때문에 증발기(24)를 통과한 공기의 온도가 급격히 상승할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 바이패스 도어(25)가 바이패스 통로(25a)를 폐쇄하여 증발기(24)를 통과한 공기 전체가 히터코어(29)를 통과하게 하며, 순환 펌프(190)는 계속 가동하여 저장 탱크(27) 내의 차가운 냉각수를 히터코어(29)로 순환시킨다.

따라서, 증발기(24)를 통과하면서 온도가 상승한 공기는 히터코어(29) 내의 차가운 냉각수에 의해 다시 온도가 하강하여, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지하고, 이로 인해 탑승자의 불쾌감을 없앨 수 있는 것이다.

다. 난방 모드시(도 13 참조)

난방 모드시에는 유량제어밸브(550)가 엔진(560)으로부터 가열된 뜨거운 냉각수를 히터코어(29)로 순환시킨 후 다시 엔진(560)으로 복귀하도록 조절되고, 바이패스 도어(25)는 바이패스 통로(25a)를 폐쇄한다. 아울러, 엔진(560)의 가동 중의 난방 모드시에는 순환 펌프(190)가 정지된 상태이며 엔진(560) 측 워터 펌프(미도시)에 의해 냉각수가 히터코어(29)를 순환하게 된다.

따라서, 공조케이스(20)의 공기 유입구(11)를 통해 유입된 공기는 증발기(24)를 통과하고, 증발기(24)를 통과한 공기는 히터코어(29)를 통과하는 과정에서 히터코어(29)와 열교환을 통해 가열된 후, 공조 모드에 따라 모드도어에 의해 개방된 공기 토출구를 통해 차실내로 토출됨으로써 난방이 이루어진다. 이 과정에서 엔진(560)으로부터 가열되어 공급되는 뜨거운 냉각수는 히터코어(29) 뿐 아니라 저장 탱크(27)까지 순환한 후 엔진(560)으로 복귀하므로 저장 탱크(27) 내의 냉각수가 데워져 축열이 수행된다.

라. 난방 모드 중 엔진 정지 시(도 14 참조)

난방 모드 상태로 주행 중에 신호 대기 시 또는 정차 등에 의해 차량의 엔진(560)이 정지될 경우, 엔진(560) 측으로부터 냉각수의 공급도 정지하게 되는데 이때 히터코어(29)의 온도가 하강하기 때문에 히터코어(29)를 통과한 공기의 온도도 급격히 하강할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 순환 펌프(190)가 가동되어 엔진 (560) 정지 후에도 뜨거운 상태로 남아있는 엔진(560) 측 냉각수와 저장 탱크(29) 내에 저장되어 있던 뜨거운 냉각수를 히터코어(29)로 순환시킨다.

따라서, 난방 모드 중 엔진(560)이 정지하더라도, 엔진(560) 및 저장 탱크(27)에 저장된 뜨거운 냉각수가 히터코어(29)로 순환하기 때문에 히터코어(29)를 통과하는 공기의 온도가 일정시간 동안은 큰 변화없이 차량 실내로 토출되어 난방을 수행함에 따라, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 급격히 하강하는 것을 방지하고, 이로 인해 탑승자의 불쾌감을 없앨 수 있는 것이다.

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.

20 : 공조 케이스 22: 열교환수단
24,224 : 증발기 27,327 : 저장 탱크
29 : 히터코어
130,230 : 면 접촉부 150,250 : 격벽부
560 : 엔진 561 : 냉각수 파이프
550 : 유량제어밸브 190 : 순환 펌프
291 : 입구 파이프 292 : 출구 파이프

Claims

공조 케이스(20)와, 상기 공조 케이스(20)의 내부에 공기 유동 방향을 따라 순차로 설치되는 증발기(24) 및 히터코어(29)와, 상기 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)와 엔진(560)의 냉각수 파이프(561) 사이에 설치되어 상기 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브(550) 및 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 순환시키기 위한 순환 펌프(190)를 포함하며, 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열을 위한 열매체로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
상부에 상기 증발기(24)가 마운팅되는 것으로, 상기 증발기(24)와 면 접촉되도록 면 접촉부(130)를 구비하여 상기 열매체의 열교환을 수행하는 저장 탱크(27)를 구비하고,
상기 저장 탱크(27)의 내부에는, 상기 열매체의 유로를 형성하는 것으로, 상기 열매체의 열교환 성능을 향상시키는 적어도 하나의 격벽부(150)를 구비하되,
상기 격벽부(150)는, 다수개가 구비되며, 상기 격벽부(150)들 중 적어도 하나는 상기 면 접촉부(130)의 직 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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공조 케이스(20)와, 상기 공조 케이스(20)의 내부에 공기 유동 방향을 따라 순차로 설치되는 증발기(24) 및 히터코어(29)와, 상기 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)와 엔진(560)의 냉각수 파이프(561) 사이에 설치되어 상기 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브(550) 및 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 순환시키기 위한 순환 펌프(190)를 포함하며, 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열을 위한 열매체로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
상부에 상기 증발기(24)가 마운팅되는 것으로, 상기 증발기(24)와 면 접촉되도록 면 접촉부(130)를 구비하여 상기 열매체의 열교환을 수행하는 저장 탱크(27)를 구비하고,
상기 저장 탱크(27)의 내부에는, 상기 열매체의 유로를 형성하는 것으로, 상기 열매체의 열교환 성능을 향상시키는 적어도 하나의 격벽부(150)를 구비하되,
상기 격벽부(150)는, 상기 면 접촉부(130) 부위에서 상기 열매체의 유로 단면적이 좁아지도록 상기 열매체의 유로 방향으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
공조 케이스(20)와, 상기 공조 케이스(20)의 내부에 공기 유동 방향을 따라 순차로 설치되는 증발기(24) 및 히터코어(29)와, 상기 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)와 엔진(560)의 냉각수 파이프(561) 사이에 설치되어 상기 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브(550) 및 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 순환시키기 위한 순환 펌프(190)를 포함하며, 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열을 위한 열매체로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
상부에 상기 증발기(24)가 마운팅되는 것으로, 상기 증발기(24)와 면 접촉되도록 면 접촉부(130)를 구비하여 상기 열매체의 열교환을 수행하는 저장 탱크(27)를 구비하고,
상기 저장 탱크(27)의 내부에는, 상기 열매체의 유로를 형성하는 것으로, 상기 열매체의 열교환 성능을 향상시키는 적어도 하나의 격벽부(150)를 구비하며,
상기 저장 탱크(27)는, 상기 격벽부(150)로부터 돌출 형성된 적어도 하나의 베플이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 5에 있어서,
상기 베플은 상기 격벽부(150)의 측벽으로부터 상기 열매체의 유동 진행 방향을 따라 경사지게 연장 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 5에 있어서,
상기 베플은 지그재그 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 면 접촉부(130)는 상기 저장 탱크(27)의 상부가 내측으로 요입되어 이루어지며,
상기 증발기(24)는 상기 면 접촉부(130)의 요입된 부위에 삽입되어, 상기 저장 탱크(27)가 상기 면 접촉부(130)의 요입된 측면 및 저면을 통해 상기 증발기(24)와 열교환되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 저장 탱크(27)의 내부에는 상기 증발기(24)를 순환하는 냉매와 상기 저장 탱크(27)내의 열매체가 상호 열교환 할 수 있도록 열교환수단(22)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 9에 있어서,
상기 열교환수단(22)은, 상기 증발기(24)에 연결되는 냉매파이프를 상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하도록 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 10에 있어서,
상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하는 냉매파이프는 상기 증발기(24)의 출구 파이프(24b)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
청구항 10에 있어서,
상기 저장 탱크(27)의 내부를 경유하는 냉매파이프는 상기 저장 탱크(27)내 열매체의 유로를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
공조 케이스(20)와, 상기 공조 케이스(20)의 내부에 공기 유동 방향을 따라 순차로 설치되는 증발기(24) 및 히터코어(29)와, 상기 히터코어(29)의 입,출구 파이프(291,292)와 엔진(560)의 냉각수 파이프(561) 사이에 설치되어 상기 엔진(560)으로부터 히터코어(29)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어밸브(550) 및 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 순환시키기 위한 순환 펌프(190)를 포함하며, 상기 히터코어(29) 내부의 냉각수를 축냉 또는 축열을 위한 열매체로 이용하는 차량용 공조장치에 있어서,
상부에 상기 증발기(24)가 마운팅되는 것으로, 상기 증발기(24)와 면 접촉되도록 면 접촉부(130)를 구비하여 상기 열매체의 열교환을 수행하는 저장 탱크(27)를 구비하고,
상기 면 접촉부(130)에는 상기 증발기(24)에서 발생한 응축수가 원활하게 배출될 수 있도록 배수홀(135)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.