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KR102049897B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

차량용 공조장치 Download PDF

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KR102049897B1
KR102049897B1 KR1020140088558A KR20140088558A KR102049897B1 KR 102049897 B1 KR102049897 B1 KR 102049897B1 KR 1020140088558 A KR1020140088558 A KR 1020140088558A KR 20140088558 A KR20140088558 A KR 20140088558A KR 102049897 B1 KR102049897 B1 KR 102049897B1
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air conditioner
case
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이덕호
이종두
윤한길
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공기 유동 방향으로 증발기의 전면에 위치한 영역의 차량용 공조 케이스의 하부 케이스 또는 단열부재의 일정영역이 상측으로 돌출되어, 증발기의 하측 영역에 형성된 핀갭부로 공기가 유입되는 것을 차단하는 차단부를 포함하여 형성됨으로써, 응축수의 배수성을 증대시키면서 방열성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{Air conditioner for vehicle}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공기 유동 방향으로 증발기의 전면에 위치한 영역의 차량용 공조 케이스의 하부 케이스 또는 단열부재의 일정영역이 상측으로 돌출되어, 증발기의 하측 영역에 형성된 핀갭부로 공기가 유입되는 것을 차단하는 차단부를 포함하여 형성됨으로써, 응축수의 배수성을 증대시키면서 방열성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기한다.
이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다. 냉각 시스템에서는, 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후, 다시 증발기로 유입되어 기화하며 주변으로부터 기화열을 흡수함으로써 주변 공기를 냉각하고, 이를 통해, 자동차 실내를 냉방한다.
한편, 종래의 일반적인 증발기를 도 1에 도시하였다.
도시된 바와 같이, 종래의 증발기(10)는 나란하게 일정간격으로 적층 배열되는 복수개의 튜브(11); 상기 튜브(11) 사이에 개재되는 복수개의 핀(12); 및 상기 튜브의 양단부가 삽입 고정되는 상·하부 탱크(13,13'); 를 포함하여 이루어진다.
이러한 종래 증발기는 하부 탱크와 하부 핀 사이에 응축수가 응집력에 의해 장시간 고여 있게 되고, 증발기 주변에 맺힌 응축수가 얼게 되는 아이싱(icing) 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 응축수의 고임은 각종 세균 번식의 원인이 되어, 차량용 공조장치의 작동 시 불쾌한 냄새를 유발시키게 되며, 차량의 원활한 습기 제거 기능이 저하되고, 차량 내 습도가 높아져 차량 창문에 습기가 차는 등의 문제점을 발생시키게 된다.
이와 관련된 기술로, 국내공개특허 제2007-0039281호(공개일 2007.04.11, 명칭 : 차량 공조장치용 공조케이스)에는 공조케이스의 공기유입구로 유입되는 공기가 증발기 쪽으로 고른 풍량으로 유동되게 함으로써, 증발기에서 발생하는 아이싱 현상을 방지하고자 하는 발명이 개시된 바 있다.
하지만, 상기 선행문헌은 증발기의 표면에서 풍량 부족으로 인해 공기 및 냉매와의 열교환이 이루어지지 않아 아이싱이 발생되는 현상을 방지하기 위한 것으로, 상술한 바와 같이 하부 핀 사이에 응축수가 고이는 현상에 대한 해결방안이 될 수 없었다.
하부 핀 사이에 응축수가 고이는 문제를 개선하기 위한 시도로, 핀 하단부와 하부 탱크(13') 사이에 형성되는 핀 갭(14)을 크게 하여 응축수의 배수성을 개선한 증발기가 개발된 바 있다.
이때, 상기 증발기는 하단부 핀 갭을 크게 할수록 잔존하는 응축수량이 줄어들게 되는데, 도 2는 핀 갭에 따른 응축수의 잔존량과 방열성능에 대한 실험 결과이다.
도 2의 결과로 보면, 핀 갭은 5~12mm일 때, 방열성능에 영향을 미치지 않으면서 배수성을 증대시킨다는 것을 알 수 있다.
하지만 도 2의 실험에서는 하단부의 핀 갭을 막아 공기가 유입되지 않도록 한 것으로, 핀 갭을 막지 않아 공기가 유입될 경우 방열 성능이 저하될 수 있어 이를 방지할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.
국내공개특허 제2007-0039281호(공개일 2007.04.11, 명칭 : 차량 공조장치용 공조케이스)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 유동 방향으로 증발기의 전면에 위치한 영역의 차량용 공조 케이스의 하부 케이스 또는 단열부재의 일정영역이 상측으로 돌출되어, 증발기의 하측 영역에 형성된 핀갭부로 공기가 유입되는 것을 차단하는 차단부를 포함하여 형성됨으로써, 핀갭부를 통해 응축수의 배수성은 증대시키면서, 방열성능이 저하되는 것은 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 공조장치는 상부 케이스(111)와 하부 케이스(112)가 서로 결합되어 형성되는 공조 케이스(110); 상기 공조 케이스(110) 사이에 설치되며, 높이방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)와, 상기 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)에 양단이 고정된 튜브(230)와, 상기 튜브(230) 사이에 개재되는 핀(240)과, 상기 핀(240)의 하단부와 하부탱크(220) 사이가 일정거리 이격되어 형성되는 핀갭부(250)를 포함하는 증발기(200); 상기 하부 케이스(112)에 대응되도록 형성되어 상기 하부 케이스(112) 내면에 장착되고, 상기 증발기(200) 하측면 일부영역을 감싸는 단열부재(300); 상기 핀갭부(250)로 유입되는 공기가 차단되도록 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 전면에 위치한 영역의 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)의 일정영역이 상측으로 돌출형성되는 차단부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 공조장치(1)는 상기 차단부(400) 및 상기 핀갭부(250)의 상단부가 동일한 높이에 위치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 증발기(200)는 상기 핀갭부(250)의 높이가 5~12mm일 수 있다.
또한, 상기 차량용 공조장치(1)는 상기 하부 케이스(112)에 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 하측면과 전면 일부영역이 안착되도록 단차지어 형성되는 제1공기유입 단차부(120)가 형성되며, 상기 단열부재(300)에도 상기 제1공기유입 단차부(120)에 대응되도록 제2공기유입 단차부(320)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 차량용 공조장치(1)는 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 핀갭부(250)의 상단부까지 연장되어 상기 차단부(400)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 차량용 공조장치(1)는 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 하부탱크(220) 전면의 상단부까지 연장되어 형성되며, 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320) 중 적어도 어느 하나의 상단부가 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성될 수 있다.
본 발명의 차량용 공조장치는 증발기의 하측 영역에 형성된 핀갭부를 통해 응축수의 배수성은 증대시키면서, 차량용 공조 케이스의 하부 케이스 또는 단열부재의 일정영역이 상측으로 돌출되어 형성되는 차단부에 의해 핀갭부로 공기가 유입되는 것을 차단하여 방열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 핀갭부로 공기가 유입되는 것을 차단하기 위해 핀갭부에 직접 차단부재를 부착할 경우, 제조 공정이 더 길어지게 되지만, 본 발명의 차량용 공조장치는 공조 케이스 또는 단열부재 자체의 구조를 약간 변경하거나, 차단부를 일체로 형성함으로써, 제조공정에 큰 영향을 주지 않으면서 핀갭부로의 공기유입을 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 증발기 표면에 발생된 응축수가 원활하게 배수되어 하부 탱크와 하부 핀 사이에 응축수가 고이지 않으므로, 증발기의 열교환이 정상적으로 이루어져 냉방성능을 향상시킬 수 있으며, 응축수 고임에 따른 불쾌한 냄새가 차내에 유입되지 않아 차량 내 승차환경을 쾌적하게 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도.
도 2는 증발기의 하부 핀 갭(fin gap) 크기에 따른 응축수 잔존량 및 방열 성능을 측정한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타낸 분해도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타낸 단면도.
도 5는 종래의 차량용 공조장치에서 증발기가 장착된 하측 일부영역을 나타낸 단면도.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 증발기가 장착된 하측 일부영역을 나타낸 단면도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 상부 케이스(111)와 하부 케이스(112)가 서로 결합되어 형성되는 공조 케이스(110); 상기 공조 케이스(110) 사이에 설치되는 증발기(200); 상기 하부 케이스(112)에 대응되도록 형성되어 상기 하부 케이스(112) 내면에 장착되고, 상기 증발기(200) 하측면 일부영역을 감싸는 단열부재(300); 를 포함하는 차량용 공조장치(1)에 있어서, 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)에 차단부(400)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치(1)의 구성을 좀 더 자세히 살펴보면,
먼저, 입구측에 공기유입구(102)가 형성되고 출구측에 공기가 토출되는 디프로스트 벤트(113), 페이스 벤트(114), 플로어 벤트(115)가 형성된다.
본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 공기유입구(102)와 상기 각각의 벤트(113, 114, 115)들을 연통시키도록 내부에 공기통로(101)가 형성된 공조 케이스(110)와, 상기 증발기(200)와 히터코어(H)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 히터코어(H)를 바이패스하는 통로와 상기 히터코어(H)를 통과하는 통로의 개도를 조절하는 온도조절도어(116)가 더 형성된다.
또한, 본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 증발기(200)를 통과하고, 상기 히터코어(H)를 선택적으로 거친 공기를 차량 실내의 특정 위치로 연통되는 각각의 덕트(미도시)로 선택적으로 배분할 수 있도록 상기 각 벤트(113)(114)(115)에 구비되는 모드도어(113a)(114a)(115a) 를 포함하여 형성된다.
한편, 상기 공조 케이스(110)의 공기유입구(102)에는 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍장치(미도시)가 설치된다.
이때, 상기 공조 케이스(110)는 상부 케이스(111)와 하부 케이스(112)가 서로 결합되되, 상기 하부 케이스(112)는 상기 증발기(200)의 하측에 위치함과 아울러 증발기(200)의 장착성을 위해 상부 케이스(111)와 탈착 가능한 분리형으로 제작된다.
상기 하부 케이스(112)에는 상기 증발기(200)에서 발생하는 응축수가 공조 케이스(110)의 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 하부에 응축수 배출구(110d)가 형성된다.
또한, 본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 하부 케이스(112)에 대응되도록 형성되어 상기 하부 케이스(112) 내면에 장착되고, 상기 증발기(200) 하측면 일부영역을 감싸는 단열부재(300)를 더 포함하여 형성된다.
다음으로, 상기 증발기(200)의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 증발기(200)는 상기 공조 케이스(110) 내부의 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112) 사이에 설치되며, 적어도 하나 이상의 격실을 구비하고 높이방향으로 일정거리 이격되어 설치되는 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)를 포함하여 형성된다.
또한, 상기 증발기(200)는 상기 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)의 일측에 각각 연결되는 입구 파이프(260) 및 출구 파이프(270)와, 상기 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 복수개의 튜브(230), 및 상기 튜브(230) 사이에 개재되는 핀(240)을 포함하여 형성된다.
특히, 본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 증발기(200) 표면에 발생되는 응축수가 상기 핀(240) 하부와 하부탱크(220) 사이에 고이는 것을 방지하고, 배수성을 향상시키기 위해 상기 핀(240)의 하단부와 하부탱크(220) 사이가 일정거리 이격되는 핀 갭(fin gap)부(250)를 포함하여 형성된다.
이때, 본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 증발기(200)의 상기 핀갭부(250)로 공기가 유입될 경우 방열성능 저하가 발생될 수 있으므로, 상기 핀갭부(250)로 유입되는 공기가 차단되도록 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 전면에 위치한 영역의 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)의 일정영역이 상측으로 돌출형성되는 차단부(400)를 더 포함하여 형성된다.
상기 차단부(400)는 별도로 형성되어 상기 핀갭부(250)에 부착될 경우, 제조 공정이 추가되어 제조단가가 상승될 수 있으므로 상기 하부 케이스(112) 및 단열부재(300) 중 어느 한 곳에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 차단부(400)는 상기 증발기(200)로 유입되는 공기가 상기 핀갭부(250)로 유입되는 것을 차단하기 위한 것으로 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)의 일정영역이 상측으로 돌출형성되는 상단부가 상기 핀갭부(250)의 상단부와 동일한 높이에 위치되도록 형성될 수 있다.
상기 차단부(400)는 상단부가 상기 핀갭부(250)의 상단부보다 높게 형성될 경우 상기 핀(240)이 위치된 영역을 가리게 되어 열교환면적을 지나치게 축소시킬 수 있으며, 상기 핀갭부(250)의 상단부보다 낮게 형성될 경우 상기 핀갭부(250)로 공기가 유입되어 방열성능이 저하될 수 있다.
상기 핀갭부(250)는 도 2의 실험결과에서 볼 수 있듯이 방열성능에 영향을 미치지 않으면서, 동시에 응축수의 배수성을 개선할 수 있도록 5~12mm로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 공조장치(1)는 상기 하부 케이스(112)에 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 하측면과 전면 일부영역이 안착되도록 단차지어 형성되는 제1공기유입 단차부(120)가 형성되며, 상기 단열부재(300)에도 상기 공기유입 단차부에 대응되도록 제2공기유입 단차부(320)가 형성되되, 상기 제1공기유입 단차부(120) 또는 제2공기유입 단차부(320)의 상단부가 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성될 수 있다.
참고 도면으로, 도 5는 상기 차단부(400)가 형성되지 않은 공조 케이스(110) 내부에 종래의 증발기(10)가 장착된 예를 도시하였다.
도면을 참조로 상기 차단부(400)의 다양한 실시예를 설명하면,
먼저, 도 6에는 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 핀갭부(250)의 상단부까지 연장되어 형성된 상기 차단부(400)가 도시되어 있다.
이 경우, 상기 차단부(400)는 상기 제1공기유입 단차부(120)에 해당되는 상기 하부 케이스(112) 영역과, 상기 제2공기유입 단차부(320)에 해당되는 상기 단열부재(300) 영역이 상기 핀갭부(250)의 상단부까지 연장되어 형성되는 것으로, 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 증발기(200)의 하부탱크(220) 및 핀갭부(250) 전면을 커버하도록 형성된다.
다음으로, 도 7의 차량용 공조장치(1)는 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 하부탱크(220) 전면의 상단부까지 연장되어 형성되며, 상기 제1공기유입 단차부(120)의 상단부가 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성된다.
즉, 도 7의 차단부(400)는 상기 하부 케이스(112)와 일체형 구조를 갖는 것으로, 상기 하부 케이스(112) 제조시 일체로 형성된다.
다음으로, 도 8의 차량용 공조장치(1)는 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 하부탱크(220) 전면의 상단부까지 연장되어 형성되며, 상기 제2공기유입 단차부(320)의 상단부가 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성된다.
도 8의 차단부(400)는 상기 단열부재(300)와 일체형 구조를 갖는 것으로, 상기 단열부재(300)의 공기 유동방향으로 전면에 위치한 면이 상측으로 더 돌출되도록 함으로써 간편하게 제조될 수 있다.
도 9의 차량용 공조장치(1)는 도 7 및 도 8의 실시예가 모두 합쳐진 예로, 상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)의 상단부가 모두 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성된다.
이 외에도, 상기 차단부(400)는 상기 핀갭부(250)로 유입되는 공기를 차단하되, 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)와 일체로 형성될 수 있는 구성이라면 얼마든지 다양하게 변경실시가 가능하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 차량용 공조장치
110: 공조 케이스
111 : 상부 케이스 112: 하부 케이스
110d: 응축수 배출구
101: 공기통로 102: 공기유입구
113: 디프로스트 벤트
113a,114a,115a: 모드도어
114: 페이스 벤트 115: 플로어 벤트
116: 온도조절도어
120 : 제1공기유입 단차부
H : 히터코어
200 : 증발기
210 : 상부탱크 220 : 하부탱크
230 : 튜브 240 : 핀
250 : 핀갭부 260 : 입구 파이프
270 : 출구 파이프
300 : 단열부재
320 : 제2공기유입 단차부
400 : 차단부

Claims (6)

  1. 상부 케이스(111)와 하부 케이스(112)가 서로 결합되어 형성되는 공조 케이스(110);
    상기 공조 케이스(110) 사이에 설치되며, 높이방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)와, 상기 상부탱크(210) 및 하부탱크(220)에 양단이 고정된 튜브(230)와, 상기 튜브(230) 사이에 개재되는 핀(240)과, 상기 핀(240)의 하단부와 하부탱크(220) 사이가 일정거리 이격되어 형성되는 핀갭부(250)를 포함하는 증발기(200);
    상기 하부 케이스(112)에 대응되도록 형성되어 상기 하부 케이스(112) 내면에 장착되고, 상기 증발기(200) 하측면 일부영역을 감싸는 단열부재(300);
    상기 핀갭부(250)로 유입되는 공기가 차단되도록 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 전면에 위치한 영역의 상기 하부 케이스(112) 또는 단열부재(300)의 일정영역이 상기 핀갭부(250)의 상단부까지 연장되어 상측으로 돌출형성되는 차단부(400); 를 포함하고,
    상기 핀갭부(250)의 높이가 5~12mm인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1)는
    상기 차단부(400) 및 상기 핀갭부(250)의 상단부가 동일한 높이에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1)는
    상기 하부 케이스(112)에 공기 유동 방향으로 상기 증발기(200)의 하측면과 전면 일부영역이 안착되도록 단차지어 형성되는 제1공기유입 단차부(120)가 형성되며,
    상기 단열부재(300)에도 상기 제1공기유입 단차부(120)에 대응되도록 제2공기유입 단차부(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1)는
    상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 핀갭부(250)의 상단부까지 연장되어 상기 차단부(400)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1)는
    상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320)가 상기 하부탱크(220) 전면의 상단부까지 연장되어 형성되며,
    상기 제1공기유입 단차부(120) 및 제2공기유입 단차부(320) 중 적어도 어느 하나의 상단부가 상측으로 돌출되어 상기 차단부(400)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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