KR20100030102A - 차량용 공조 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 차량용 공조 장치는 제어 유닛과, 증발기 및 히터 코어가 구비된 전석 공조 유닛 및 일측이 상기 전석 공조 유닛과 연통되어 차량의 뒷좌석으로 냉난방된 공기를 공급하는 콘솔 덕트를 포함하며, 상기 콘솔 덕트의 타측부에는 상기 제어 유닛으로부터 전원의 인가에 의하여 상기 전석 공조 유닛으로부터 상기 콘솔 덕트로 유입된 공기와 열교환함으로써 냉난방 공기 및 폐열 공기를 생성하는 열전 소자 모듈과, 상기 열전 소자 모듈에서 열교환된 냉난방 공기를 차량 실내의 뒷좌석 영역으로 공급하는 공급 덕트 및 상기 폐열 공기를 상기 차량의 외부로 배출하는 배출 덕트를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 앞좌석 영역 및 뒷좌석 영역이 독립적으로 냉난방될 수 있으며, 콘솔 덕트에 전류의 인가 방향 및 인가량에 의해 정확한 온도 조절이 가능하고, 빠른 반응성을 가진 열전 소자 모듈을 설치함으로써, 열손실 등을 방지할 수 있어 뒷좌석 영역의 냉난방 기능을 향상시킬 수 있다.
차량, 공조, 열전 소자
Description
본 발명은 차량용 공조 장치에 관한 것으로서, 특히 전석 공조 유닛 및 후석 공조 유닛을 가지며, 상기 후석 공조 유닛의 열교환기로서 열전 소자 모듈이 사용된 차량용 공조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공조 장치는 차 실내의 온도와 습도를 조절하여 쾌적한 환경을 만들어 주는 것으로서, 그 목적에 따라 차 실내를 냉방하기 위한 냉방 장치와 차 실내를 난방하기 위한 난방 장치를 포함한다.
상기 냉방 장치는 냉매가 증발기로 유입되어 통과하는 동안 냉매의 증발에 필요한 기화 잠열을 증발기의 주위를 유동하는 공기로부터 흡수함으로써 냉기를 생산하며, 이렇게 생산된 냉기를 차 실내로 공급하는 장치이다.
상기 난방 장치는 일반적으로 엔진을 냉각한 고온의 냉각수를 히터 코어에 유도하고, 상기 히터 코어에 유도된 냉각수에 의해 히터 코어의 주위를 유동하는 공기를 가열하여 온기를 생산하며, 이렇게 생산된 온기를 차 실내로 공급하는 장치 이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 차량용 공조 장치에 있어서, 공조된 공기는 공조 케이스의 출구단에 형성된 디프로스트 벤트, 페이스 벤트 등을 통해 차 실내의 원하는 영역으로 각각 토출되는데, 상기 각종 벤트들은 앞좌석의 전방에 배치되기 때문에 뒷좌석의 냉난방 효율이 떨어지게 된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 다양한 방법에 의하여 열교환된 공기를 뒷좌석의 영역까지 공급하는 기술이 개발되고 있다.
도 1은 종래 차량용 공조 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량용 공조 장치(10)에는 내부에 공기 유로가 형성된 공조 케이스(11)가 구비된다.
상기 공조 케이스(11)의 일측에는 공기 도입구로부터 도입된 공기를 공기 유로로 송풍하는 송풍기(12)가 설치되고, 상기 공조 케이스(11)의 내부에는 도어(미도시)들이 설치되어 공기 유로를 선택적으로 개폐함으로써 공기의 흐름을 조절한다.
상기 송풍기(12)로부터 전석 증발기(21)와 히터 코어(22)가 공조 케이스(11)의 공기 유로 상에 순차적으로 배치되어 있다.
상기 공조 케이스(11)에서 상기 히터 코어(22)의 상방에 대응되는 위치에는 앞좌석용 페이스 벤트(23), 사이드 벤트(24), 플로어 벤트(25), 디프로스트 벤트(26)가 설치되어 전석 공조 유닛(20)을 구성함으로썩, 앞좌석 영역으로 공조된 공기를 토출한다.
상기 히터 코어(22)의 하류에는 후석 증발기(31)가 공조 케이스(11)의 공기 유로 상에 배치되어 있으며, 상기 공조 케이스(11)에서 상기 후석 증발기(31)의 후방에 대응되는 위치에는 뒷좌석용 벤트(32)가 설치되고, 상기 히터 코어(22)와 상기 후석 증발기(31) 사이에는 뒷좌석용 플로어 벤트(33)가 설치되어 후석 공조 유닛(30)을 구성함으로써, 공조된 공기를 뒷좌석 영역으로 토출한다.
그러나, 상기와 같은 구조의 차량용 공조 장치(10)는 앞좌석 영역에 비해 뒷좌석 영역의 냉난방 공기가 부족한 문제점이 있고, 전석 공조 유닛(20)이 구동되어야만 후석 공조 유닛(30)도 구동될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 후석 공조 유닛(30)을 설치함으로써, 추가적으로 후석 증발기(31) 및 후석 히터 코어(미도시)가 필요하기 때문에 비경제적인 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 뒷좌석 영역으로도 충분한 냉난방 공기를 공급할 수 있고, 후석 공조 유닛의 구동에 있어 전석 공조 유닛의 구동에 종속됨이 없이 독립적인 구동을 할 수 있는 개선된 차량용 공조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조 장치는 제어 유닛과, 증발기 및 히터 코어가 구비된 전석 공조 유닛 및 일측이 상기 전석 공조 유닛과 연통되어 차량의 뒷좌석으로 냉난방된 공기를 공급하는 콘솔 덕트를 포함하며, 상기 콘솔 덕트의 타측부에는: 상기 제어 유닛으로부터 전원의 인가에 의하여 상기 전석 공조 유닛으로부터 상기 콘솔 덕트로 유입된 공기와 열교환함으로써 냉난방 공기 및 폐열 공기를 생성하는 열전 소자 모듈; 상기 열전 소자 모듈에서 열교환된 냉난방 공기를 차량 실내의 뒷좌석 영역으로 공급하는 공급 덕트; 및 상기 폐열 공기를 상기 차량의 외부로 배출하는 배출 덕트를 포함할 수 있다.
상기 열전 소자 모듈의 일측 콘솔 덕트에는 회전 가능한 제1 후석 도어 및 제2 후석 도어가 설치되어, 상기 제1 후석 도어는 상기 전석 공조 유닛으로부터 상기 열전 소자 모듈로의 공기 이동 경로를 개폐하고, 상기 제2 후석 도어는 상기 차량의 실내와 연통되도록 상기 콘솔 덕트의 타측부에 형성된 연통홀을 개폐할 수 있 다.
상기 공급 덕트는 상기 냉난방 공기를 상기 뒷좌석 영역의 상부로 공급하는 후석 바디 덕트 및 상기 후석 바디 덕트의 양측으로 분기되어 상기 뒷좌석 영역의 하부 양측으로 상기 냉난방 공기를 공급하는 한 쌍의 후석 플로어 덕트를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 공조 장치에 의하면, 앞좌석 영역 및 뒷좌석 영역이 독립적으로 냉난방될 수 있으며, 콘솔 덕트에 전류의 인가 방향 및 인가량에 의해 정확한 온도 조절이 가능하고, 빠른 반응성을 가진 열전 소자 모듈을 설치함으로써, 열손실 등을 방지할 수 있어 뒷좌석 영역의 냉난방 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 구성 부품 수를 줄임에 의하여 차량용 공조 장치의 구조를 단순화시키고, 비용을 절감시킬 수 있는 장점을 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 차량용 공조 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공조 장치가 차량에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2의 차량용 공조 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3의 차량용 공조 장치의 또 다른 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 차량용 공조 장치(100)는 차량(200)의 전방에 설치되어 차량(200) 실내의 앞좌석 영역으로 공조된 공기를 토출하는 전석 공조 유닛(110) 및 상기 전석 공조 유닛(110)에 일측이 연통 가능하게 연결되어 타측을 통해 차량(200) 실내의 뒷좌석 영역으로 공조된 공기를 토출하는 콘솔 덕트(130)를 포함할 수 있다.
상기 콘솔 덕트(130)에는 차량 하부를 통해 차량의 후방으로 연장되는 배출 덕트(131)가 구비될 수 있다.
상기 차량용 공조 장치(100)는 차량 실내의 앞좌석 및 뒷좌석에 공조된 공기를 토출할 수 있을 뿐만 아니라 앞좌석 및 뒷좌석의 좌우측 영역으로 구분하여 공조된 공기를 토출하되, 각각 독립적으로 공기 토출을 제어할 수 있는 멀티 존 컨트롤 타입(multi zone control type)이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에서는 멀티 존 컨트롤 타입의 공조 장치를 일 예로 사용하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 전석 공조 유닛(110)은 일반적이거나 종래 기술로서의 차량용 공조 장치에 사용되는 공조 유닛으로, 전석 케이스(111)와 상기 전석 케이스(111)에 내장된 증발기(112) 및 히터 코어(113)를 구비하며, 차 실내로 냉난방된 공기를 토출하는 페이스 벤트(114), 디프로스트 벤트(115), 플로어 벤트(116) 등이 형성되어 있다.
상기 전석 공조 유닛(110)에는 주통로(117) 및 상기 주통로(117)로부터 분기 된 분기 통로9118)가 형성되어 있는데, 상기 주통로(117)로는 송풍 유닛(미도시)에 의하여 강제된 송풍 공기가 유입되고, 상기 분기 통로(118)로는 상기 증발기(112)를 통과한 공기가 유입된다.
상기 분기 통로(118)는 제1,2,3 분기 통로(118a,118b,118c)로 구분되는데, 상기 제1 분기 통로(118a)는 상기 페이스 벤트(114), 디프로스트 벤트(115), 플로어 벤트(116) 등에 직접 연결되어 증발기(112)를 통과하면서 냉각된 공기를 차량(200) 실내의 앞좌석 영역으로 토출할 수 있다.
상기 제2 분기 통로(118b) 상에는 히터 코어(113)가 배치되어 상기 제2 분기 통로(118b)로 유입된 공기는 상기 히터 코어(113)에 의하여 가열되어 상기 페이스 벤트(114), 디프로스트 벤트(115), 플로어 벤트(116) 등을 통해 가열된 공기를 차량(200) 실내의 앞좌석 영역으로 토출할 수 있다.
상기 제3 분기 통로(118c)는 상기 콘솔 덕트(130)와 직접 연결되어 후석 공조 유닛(120)으로 송풍된 공기를 공급할 수 있다.
상기 분기 통로(118)로의 공기 유입은 상기 주통로(117) 상에 설치된 전석 도어(119)의 개폐에 의하여 조절될 수 있다.
상기 전석 공조 유닛(110)은 일반적이거나 종래 기술과 동일 또는 유사하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 콘솔 덕트(130)의 타측, 즉 차량(200)의 뒷좌석 측에는 냉난방 공기 및 폐열을 생성하는 열전 소자 모듈(133)과, 차량(200)의 뒷좌석 영역으로 냉난방된 공기를 공급하는 공급 덕트(134)와, 상기 폐열을 배출하는 배출 덕트(131) 및 공기 의 유입 경로를 개폐하는 제1 및 제2 후석 도어(136,137)가 구비될 수 있다.
상기 열전 소자 모듈(133)은 상기 콘솔 덕트(130) 내로 유입된 공기와 열교환하는 것으로서, 제어 유닛(140)으로부터 인가된 전원에 의하여 흡열 또는 발열 반응을 할 수 있다.
즉, 상기 열전 소자 모듈(133)은 열전 소자(133a)를 중심으로 양측에 방열핀(133b,133c)들이 결합된 구조로서, 전류의 인가 방향에 따라 일측에서는 흡열 반응이 일어나고, 타측에서는 발열 반응이 일어난다.
따라서, 예컨대 뒷좌석 영역으로 온기를 공급하기 위하여는 전류 인가 방향을 조절하여 상기 공급 덕트(134) 측을 향한 방열핀(133b)들에 발열 반응을 일으켜 온기를 생성하고, 그 반대의 방열핀(133c)들에서 생성된 냉기는 폐열로서 차량(200) 외부로 배출할 수 있다.
상기 폐열 배출은 상기 배출 덕트(131)를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 콘솔 덕트(130) 내에서 상기 열전 소자 모듈(133)이 수평적으로 설치되어 열전 소자(133a) 상부의 방열핀(133b)들에서는 차량(200) 실내로 냉난방하기 위한 공기가 생성되고, 상기 열전 소자(133a)의 하부에 결합된 방열핀(133c)들에서는 폐열이 생성되는 구조가 채용될 수 있다.
상기와 같은 구조의 경우, 상기 콘솔 덕트(130) 내에는 상기 열전 소자 모듈(133)에 의하여 서로 연통되지 않는 제1 통로 및 제2 통로로 구분되어 형성될 수 있는데, 상기 제1 통로는 상기 공급 덕트(134)로 연장되고, 상기 제2 통로는 상기 배출 덕트(131)로 연장될 수 있다.
한편, 냉난방 공기의 생성량을 증가시키기 위하여 상기 냉난방 공기를 생성하는 방열핀(123b)들의 열교환 면적이 상기 폐열을 생성하는 방열핀(133c)들의 열교환 면적보다 더 크게 형성될 수 있다.
그리고 상기 차량용 공조 장치(100)의 내부가 격벽(150)에 의하여 구획되어 좌우측으로의 공기 토출을 독립적으로 제어할 수 있는 경우, 상기 열전 소자 모듈(133)은 상기 좌우측 각각에 설치되어 독립적으로 작동될 수 있다.
물론, 냉난방 효율을 향상시키기 위하여 상기 콘솔 덕트(130) 내에는 복수개의 열전 소자 모듈(133)이 설치될 수도 있다.
상기 공급 덕트(134)는 상기 뒷좌석 영역의 상부 좌우측으로 냉난방 공기를 공급하기 위한 후석 바디 덕트(134a) 및 상기 뒷좌석 영역의 하부 좌우측으로 냉난방 공기를 공급하기 위한 후석 플로어 덕트(134b)를 더 포함할 수 있다.
상기 후석 플로어 덕트(134b)의 경우 한 쌍이 상기 후석 바디 덕트(134a)의 양측으로 분기된 형태일 수 있다.
상기 후석 바디 덕트(134a) 및 상기 후석 플로어 덕트(134b)는 토출구에 회전 가능하게 설치된 공급 도어(138)에 의하여 개폐되어 공기의 토출이 조절될 수 있다.
상기 제1 및 제2 후석 도어(136,137)는 상기 콘솔 덕트(130) 내로 유입되는 공기를 선택적으로 결정할 수 있다.
즉, 상기 제1 후석 도어(136)는 상기 콘솔 덕트(130)의 일측부와 타측부 사이를 개폐하여 상기 전석 공조 유닛(110) 측으로부터 유입되는 공기를 조절할 수 있으며, 상기 제2 후석 도어(137)는 차량(200) 실내와 연통되도록 상기 콘솔 덕트(130)에 형성된 연통홀(135)을 개폐하여, 차량(200) 실내의 공기가 콘솔 덕트(130) 내로 유입되는 것을 조절할 수 있다.
여기서, 차량(200) 실내의 공기를 유입하는 경우는 겨울철 난방 중 초기 난방과 같이 차량(200) 실내의 온도보다 공조 장치(100)로부터 토출되는 공기의 온도가 더 낮은 경우로서, 상대적으로 온도가 높은 실내의 공기를 수용하여 상기 공조 장치(100)에서 빠르게 공기의 온도를 올리기 위함이다.
상기와 같은 구조의 차량용 공조 장치(100)는 앞좌석 영역 및 뒷좌석 영역에 대한 냉난방 공기의 공급을 독립적으로 제어할 수 있으며, 콘솔 덕트(130)에 전류의 인가 방향 및 인가량에 의해 정확한 온도 조절이 가능하고, 빠른 반응성을 가진 열전 소자 모듈(133)을 설치함으로써, 뒷좌석 영역의 냉난방 기능을 향상시킬 수 있다.
즉, 종래 전석 공조 유닛(110)에서 생성된 냉난방 공기를 뒷좌석 영역으로 보냄으로써 열손실이 생기던 문제의 경우, 콘솔 덕트(130) 내에서 열교환을 하여 냉난방 공기를 생성함으로써 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 상기 열전 소자 모듈(133)을 사용함으로써 발생되는 폐열 공기의 경우, 배출 덕트(131)를 통해 차량(200)의 후방으로 보내 외부로 배출할 수 있어 불필요한 공기가 공조 장치(100) 내에 잔존하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 추운 겨울날 초기 난방과 같이 공조 장치(100)의 공기가 실내 온도보다 상대적으로 낮은 경우, 따뜻한 실내 공기를 이용하여 공조를 시키므로 빠른 속 도로 차량의 실내를 난방할 수 있다.
도 1은 종래 차량용 공조 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공조 장치가 차량에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 3은 도 2의 차량용 공조 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 차량용 공조 장치의 다른 모습을 개략적으로 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 차량용 공조 장치 110... 전석 공조 유닛
130... 콘솔 덕트 131... 배출 덕트
133... 열전 소자 모듈 134... 공급 덕트
Claims (3)
- 제어 유닛(140)과, 증발기(112) 및 히터 코어(113)가 구비된 전석 공조 유닛(110) 및 일측이 상기 전석 공조 유닛과 연통되어 차량(200)의 뒷좌석으로 냉난방된 공기를 공급하는 콘솔 덕트(130)를 포함하는 차량용 공조 장치(100)에 있어서,상기 콘솔 덕트(130)의 타측부에는:상기 제어 유닛(140)으로부터 전원의 인가에 의하여 상기 전석 공조 유닛(110)으로부터 상기 콘솔 덕트(130)로 유입된 공기와 열교환함으로써 냉난방 공기 및 폐열 공기를 생성하는 열전 소자 모듈(133);상기 열전 소자 모듈(133)에서 열교환된 냉난방 공기를 상기 차량(200) 실내의 뒷좌석 영역으로 공급하는 공급 덕트(134); 및상기 폐열 공기를 상기 차량(200)의 외부로 배출하는 배출 덕트(131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 장치(100).
- 청구항 1에 있어서,상기 열전 소자 모듈(133)의 일측 콘솔 덕트(130)에는 회전 가능한 제1 후석 도어(136) 및 제2 후석 도어(137)가 설치되어,상기 제1 후석 도어(136)는 상기 전석 공조 유닛(110)으로부터 상기 열전 소 자 모듈(133)로의 공기 이동 경로를 개폐하고,상기 제2 후석 도어(137)는 상기 차량(200)의 실내와 연통되도록 상기 콘솔 덕트(133)의 타측부에 형성된 연통홀(135)을 개폐하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 장치(100).
- 청구항 1에 있어서,상기 공급 덕트(134)는:상기 냉난방 공기를 상기 뒷좌석 영역의 상부로 공급하는 후석 바디 덕트(134a); 및상기 후석 바디 덕트(134a)의 양측으로 분기되어 상기 뒷좌석 영역의 하부 양측으로 상기 냉난방 공기를 공급하는 한 쌍의 후석 플로어 덕트(134b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 장치(100).
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