KR20170059500A - 차량용 공조장치 - Google Patents

차량용 공조장치 Download PDF

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KR20170059500A
KR20170059500A KR1020150163033A KR20150163033A KR20170059500A KR 20170059500 A KR20170059500 A KR 20170059500A KR 1020150163033 A KR1020150163033 A KR 1020150163033A KR 20150163033 A KR20150163033 A KR 20150163033A KR 20170059500 A KR20170059500 A KR 20170059500A
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air conditioner
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강인근
고재우
김인혁
오승규
한규익
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 증발기 위치와 대응하는 공조케이스의 외측면에 방열리브를 형성함으로써, 공조케이스내의 차가운 공기 또는 응축수가 공조케이스와 맞닿을 시 상기 방열리브를 통해 외부와 열교환시켜 결로를 방지할 수 있고, 이로인해 공조케이스 내부의 단열제를 생략할 수 있어 부품 삭제로 인한 원가 절감은 물론 단열제에 의해 응축수가 고이는 문제도 해결할 수 있어 차유리창의 습기 및 냄새도 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치{Air conditioner for vehicle}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 증발기 위치와 대응하는 공조케이스의 외측면에 방열리브를 형성함으로써, 공조케이스내의 차가운 공기 또는 응축수가 공조케이스와 맞닿을 시 상기 방열리브를 통해 외부와 열교환시켜 결로를 방지하도록 한 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차량의 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나, 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시킴으로써 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로써, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 상기 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어져 있다.
이러한 공조장치는, 송풍기 유니트, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트의 독립적인 구조에 따라, 상기 3개의 유니트들이 독립적으로 구비되는 쓰리 피스 타입과, 증발기 유니트 및 히터코어 유니트가 공조케이스에 내장되고 송풍기 유니트가 별도의 유니트로 구비되는 세미 센터 타입과, 그리고 상기 3개의 유니트가 모두 공조케이스에 내장되는 센터마운팅 타입으로 대별할 수 있다.
도 1 은 이러한 차량용 공조장치의 일예로 나타낸 구성도로써, 도시된 바와 같이, 내기유입구(21)와 외기유입구(22)가 일측에 형성되고, 상기 내,외기유입구(21)(22)를 선택적으로 개폐하도록 내외기전환도어(23)가 설치되며, 내,외기를 공조케이스(40)의 공기유입구(43)측으로 강제 송풍하기 위한 송풍팬(35)을 포함하여 이루어진 송풍장치(10)와, 상기 송풍장치(10)로부터 송풍되는 공기가 유입되는 공기유입구(43)와 이 공기가 토출되는 공기토출구(44)가 구비되며 내부에 순차적으로 일정 간격을 두고 증발기(41) 및 히터코어(42)가 설치된 공조케이스(40)로 구성된다.
또한, 상기 증발기(41)와 히터코어(42)의 사이에는 온도조절도어(45)가 설치되어 히터코어(42)를 통과하는 온풍통로와 히터코어(42)를 바이패스 하는 냉풍통로의 개도를 조절하여 온도를 조절하게 된다.
아울러, 상기 복수개의 공기토출구(44)에는 각각 모드도어(46)가 설치되어 다양한 공조모드에 따라 해당 공기토출구(44)를 개폐하게 된다.
도 2 는 상기한 공조장치 중에서 세미 센터 타입(Semi center type) 공조장치(1)를 나타내는 사시도로써, 상기 공조장치(1)는 입구측에 공기유입구(43)가 형성되고 출구측에는 다수의 공기토출구(44)가 형성된 공조케이스(40)와, 상부측에 형성된 내기유입구 및 외기유입구(22)를 통해 내,외기를 선택적으로 도입하여 상기 공기유입구(43)측으로 강제송풍하는 송풍장치(10)로 구성된다.
또한, 상기 공조케이스(40)의 내부에는 증발기(41) 및 히터코어(미도시)가 순차적으로 설치되며, 아울러 상기 공조케이스(40)의 내부에는 온도조절을 위한 온도조절도어(미도시) 및 다양한 공조모드를 수행하기 위한 모드도어(미도시)들이 설치되어 있다.
한편, 상기 공조케이스(40)는 통상적으로 상부케이스(40a)(40b)와, 응축수의 누설을 방지하기 위해 별도의 일체형 하부케이스(40c)가 서로 결합되는 구조로 되어 있으며, 상기 상부케이스(40a)(40b)와 하부케이스(40c)의 사이에 증발기(41)를 조립하는 구조로 되어 있다.
이와 같은 공조장치(1)에 의하면 상기 송풍장치(10)의 작동으로 상기 공조케이스(40)의 내부로 송풍된 공기는 증발기(41)를 통과하면서 냉각(에어컨 가동시)되고, 이 공기는 온도조절도어에 의해 히터코어를 바이패스 하거나 또는 히터코어를 통과하면서 가열되며, 이와 같이 냉각 또는 가열된 공기는 상기 다수의 공기토출구(44)와 연결된 각 덕트(미도시)를 통해 차량 실내로 공급됨으로써 냉방 또는 난방작용을 하게 되는 것이다.
한편, 차량의 에어컨 가동시, 상기 증발기(41)는 그 내부에 차가운 냉매가 순환되기 때문에 공조케이스(40)내를 유동하는 공기를 냉각시키게 되고 이 과정에서 상기 증발기(41)의 표면에는 응축수가 발생한다.
상기 응축수는 상기 증발기(41)의 하단측 공조케이스(40)내 바닥으로 모인 후 드레인부(미도시)를 통해 외부로 배출되게 된다.
이때, 상기 차가운 응축수가 공조케이스(40)와 맞닿을 시 공조케이스(40)의 내,외부 온도차에 의해 공조케이스(40)의 하측면에 결로가 발생하게 된다. 물론 공조케이스(40)내의 차가운 공기와 외부의 온도차에 의해서도 결로가 발생하게 된다.
따라서, 도 3과 같이, 상기 증발기(41)의 하단과 공조케이스(40)내 바닥면 사이에는 단열재(50)가 설치된다.
상기 단열재(50)는, 상기 공조케이스(40)내의 차가운 응축수와, 공조케이스(40)의 외부 공기와의 사이를 단열하여 결로를 방지하게 된다.
그러나, 상기 증발기(41)의 하단과 공조케이스(40)내의 바닥면 사이에 상기 단열재(50)가 설치됨으로써, 상기 단열재(50)에 의해 응축수가 드레인부로 완전히 배수되지 못하고 단열재(50)에 고이거나 흡수되는 문제가 있고, 이로인해 공조케이스(40)내의 습도가 상승하여 차유리창에 습기 발생 및 썩은 응축수로 인해 냄새를 유발하는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 증발기 위치와 대응하는 공조케이스의 외측면에 방열리브를 형성함으로써, 공조케이스내의 차가운 공기 또는 응축수가 공조케이스와 맞닿을 시 상기 방열리브를 통해 외부와 열교환시켜 결로를 방지할 수 있고, 이로인해 공조케이스 내부의 단열제를 생략할 수 있어 부품 삭제로 인한 원가 절감은 물론 단열제에 의해 응축수가 고이는 문제도 해결할 수 있어 차유리창의 습기 및 냄새도 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공조케이스와, 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 증발기를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서, 상기 공조케이스내의 차가운 공기 또는 응축수에 의한 공조케이스 외측면의 결로를 방지할 수 있도록, 상기 증발기 위치와 대응하는 공조케이스의 외측면에 복수개의 방열리브가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 증발기 위치와 대응하는 공조케이스의 외측면에 방열리브를 형성함으로써, 공조케이스내의 차가운 공기 또는 응축수가 공조케이스와 맞닿을 시 상기 방열리브를 통해 외부와 열교환시켜 결로를 방지할 수 있고, 이로인해 공조케이스 내부의 단열제를 생략할 수 있어 부품 삭제로 인한 원가 절감은 물론 단열제에 의해 응축수가 고이는 문제도 해결할 수 있어 차유리창의 습기 및 냄새도 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치의 일예를 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 세미 센터 타입 공조장치를 나타내는 사시도,
도 3은 도 2에서 상부케이스와 하부케이스가 분해된 상태를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 상부케이스와 하부케이스가 분해된 상태를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 하부케이스의 하측면에 방열리브가 형성된 상태를 나타내는 사시도,
도 7은 도 6에서 방열리브를 나타내는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 방열리브의 높이,두께,간격에 따른 공조케이스의 외벽 평균 온도를 나타내는 표,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 방열리브의 높이,두께,간격의 최적 사양 선정을 위해 평가한 표,
도 10은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 방열리브의 다른 실시예를 나타내는 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 차량용 공조장치에서 방열리브의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공조장치(100)는, 일측에 공기유입구(112)가 형성되고 타측에는 공기토출구인 디프로스트 벤트(113), 페이스 벤트(114), 플로어 벤트(115)가 형성되며, 내부에는 상기 공기유입구(112)와 각 벤트(113)(114)(115)들을 연통시키도록 공기통로(111)가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110)의 공기통로(111)상에 순차적으로 설치되는 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 상기 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 히터코어(102)를 바이패스하는 통로와 상기 히터코어(102)를 통과하는 통로의 개도를 조절하는 온도조절도어(116)를 포함하여 구성된다.
상기 공조케이스(110)는 차량실내와 엔진룸을 구획하는 대쉬패널(dash panel)(미도시)의 후방측에 인접하여 설치된다.
또한, 상기 증발기(101)를 거친후 히터코어(102)를 선택적으로 거친 공기를 차실내의 특정위치와 연통하는 각 덕트(미도시)로 선택적으로 배분할 수 있도록 상기 각 벤트(113)(114)(115)에는 다수의 모드도어(113a)(114a)(115a)가 설치된다.
한편, 상기 공조케이스(110)의 공기유입구(112)에는 내기 또는 외기를 송풍하는 송풍장치(미도시)가 설치된다.
그리고, 상기 증발기(101)는 복수개의 튜브를 적층하여 이루어지며 상기 각 튜브들의 사이에는 방열핀이 설치되고, 일측면에는 냉매를 유입하고 배출할 수 있도록 입,출구파이프(101a)가 구비된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)는 상부케이스(110a,110b)와 하부케이스(110c)가 결합되어 이루어진다.
이때, 상기 상부케이스(110a,110b)는 상기 증발기(101)의 상단측에 위치하며 분할된 좌,우측 케이스가 결합되는 구조로 되어 있고, 상기 하부케이스(110c)는 상기 증발기(101)의 하단측에 위치함과 아울러 증발기(101)의 장착성을 위해 상부케이스(110a,110b)와 탈착가능한 분리형으로 제작되며 아울러 하나의 몸체로 이루어져 응축수의 누수를 방지하게 된다.
또한, 상기 하부케이스(110c)에는 상기 증발기(101)에서 발생하는 응축수가 공조케이스(110)의 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 하부에 드레인부(110d)가 형성된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)내의 차가운 공기 또는 응축수에 의한 공조케이스(110) 외측면의 결로를 방지할 수 있도록, 상기 증발기(101) 위치와 대응하는 공조케이스(110)의 외측면에 방열수단(120)이 형성된다.
즉, 상기 공조케이스(110)내의 차가운 공기나 응축수가 공조케이스(110)와 맞닿게 되면 공조케이스(110)의 내,외부 온도차에 의해 공조케이스(110)의 외측면에 결로가 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 상기의 결로 방지를 위해 상기 공조케이스(110)의 내측에 단열재를 설치하는 것이 아니라 공조케이스(110)의 외측면에 방열수단(120)을 형성한 것이다.
상기 방열수단(120)은, 상기 증발기(101) 위치와 대응하는 공조케이스(110)의 하측면에 복수개의 방열리브(121)를 형성하여 이루어진다.
즉, 상기 증발기(101) 하단의 공조케이스(110)내 바닥면에 차가운 응축수가 고이기 때문에 상기 공조케이스(110)의 외측면 중 상기 증발기(101)의 하단과 대응하는 공조케이스(110)의 하측면에 상기 방열리브(121)를 형성한 것이다.
한편, 상기 방열리브(121)는 상기 공조케이스(110)에서 상기 증발기(101)가 안착되는 하부케이스(110c)의 하측면에 형성된다.
이와 같이, 상기 증발기(101) 위치와 대응하는 공조케이스(110)의 하측면에 복수개의 방열리브(121)를 돌출 형성함으로써, 공조케이스(110)내의 차가운 공기 또는 응축수가 공조케이스(110)와 맞닿을 시 상기 방열리브(121)를 통해 외부 공기와 열교환시켜 결로를 방지할 수 있고, 이로인해 공조케이스(110) 내부의 단열제를 생략할 수 있어 부품 삭제로 인한 원가 절감은 물론 단열제에 의해 응축수가 고이는 문제도 해결할 수 있어 차유리창의 습기 및 냄새도 방지할 수 있다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 하측면에는 상기 증발기(101)의 하단이 안착되는 안착부(117)가 돌출 형성된다. 즉, 상기 공조케이스(110)의 내부에서 보면 상기 안착부(117)가 함몰되어 형성되며, 상기 안착부(117)에 증발기(101)의 하단이 안착되어 고정되게 된다.
또한, 상기 복수개의 방열리브(121)는, 상기 안착부(117)의 외측면을 따라 형성되되 차량 폭방향으로 서로 일정간격 이격되어 형성된다.
이때, 단일 방열리브(121)는 차량 전,후방향으로 상기 안착부(117)의 외측면을 따라 형성된다.
그리고, 도 7과 같이, 상기 방열리브(121)의 높이를 A라 하고, 상기 방열리브(121)의 두께는 B라 하며, 상기 복수개 방열리브(121)간의 간격을 C라 할 때, 다음식 C > B 를 만족하는 것이 바람직하고, 좀더 상세하게는 다음식 A > C > B 를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
도 8은 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)에 따른 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)를 나타내는 표로서, 여기서 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)는 공조케이스(110)의 두께(T) 2mm, 공조케이스(110)의 내부를 유동하는 냉풍의 온도 3℃, 공조케이스(110)의 외부 공기온도 27℃일 때를 기준으로 측정한 값이다.
도 8의 표에서 모델1, 모델2, 모델3과 같이, 상기 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)에 따라 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)가 달라짐을 알 수 있고, 이를 통해 상기 방열리브(121)의 최적 사양 설계가 가능한 것이다.
도 9는 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)의 최적 사양 선정을 위해 평가한 표로서, 상기 방열리브(121)의 최적 사양은 높이(A) 4mm, 두께(B) 2.5mm, 간격(C) 3mm이며, 이 때의 공조케이스(110) 외벽 평균 온도(℃)가 10.75℃로 가장 높았다.
즉, 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)을 무조건 크게 할 경우 중량 증가의 문제가 있을 뿐만 아니라 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)를 높이는 데에도 비효율적이기 때문에, 상기와 같이 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)의 최적 사양 설계를 통해 중량을 줄이면서 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)를 높일 수 있는 것이다.
참고로, 상기 공조케이스(110)의 외벽 평균 온도(℃)가 높아지게 되면 공조케이스(110)의 외벽에 발생하는 결로를 방지할 수 있게 된다.
이처럼, 상기 방열리브(121)의 높이(A), 두께(B), 간격(C)을 최적화하여 열교환 성능을 개선하고 이로인해 결로 방지 효과를 더욱 향상할 수 있는 것이다.
그리고, 도 10은 방열리브(121)의 다른 실시예로서, 상기 복수개의 방열리브(121)는, 모두 높이를 동일하게 형성할 수도 있지만, 도 10과 같이 복수개 방열리브(121)의 높이를 달리하여 열교환 성능 개선으로 인한 결로 방지 효과를 향상할 수 있다.
즉, 상기 방열리브(121)를 이웃하는 다른 방열리브(121)와 상이한 높이로 형성한 것이며, 도 10에서와 같이 높이가 상대적으로 높은 방열리브(121)와 높이가 상대적으로 낮은 방열리브(121)를 교대로 형성하여 열교환 성능을 개선한 것이다.
그리고, 도 11은 방열리브(121)의 또 다른 실시예로서, 상기 복수개의 방열리브(121)에서 각각의 단일 방열리브(121)를 복수개로 분할하여 형성한 것이다.
이때, 상기 복수개로 분할된 방열리브(121)는, 이웃하는 다른 방열리브(121)와 서로 엇갈리게 형성함으로써, 외부 공기와의 열교환 성능을 더욱 개선하여 결로 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 송풍장치로부터 송풍된 공기는 상기 공조케이스(110)의 내부로 유입되어 증발기(101)를 통과하게 된다.
상기 증발기(101)를 통과하는 공기는 증발기(101)내의 냉매와 열교환하면서 차갑게 바뀌게 되고, 이후 온도조절도어(116)에 의해 상기 히터코어(102)를 통과하면서 온풍으로 바뀌거나 히터코어(102)를 바이패스하여 냉풍 상태로 유동하게 된다.
계속해서, 상기 히터코어(102)를 통과하거나 바이패스한 공기는 공기토출구를 통해 차실내로 공급되어 차실내를 냉방 또는 난방하게 된다.
상기의 과정에서, 상기 증발기(101)의 표면에는 응축수가 발생하게 되고, 이 응축수는 하측방향으로 낙하하여 상기 공조케이스(110)의 안착부에 모인 후 드레인부(110d)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 상기 안착부(117)내의 응축수와 안착부(117) 외부의 공기가 상기 방열리브(121)에 의한 열교환을 통해 결로를 방지하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 공조케이스(110)의 하측면에 방열리브(121)를 형성한 구성을 세미 센터 타입 공조장치에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고, 센터마운팅 타입 공조장치, 쓰리 피스 타입 공조장치, 좌,우 독립제어 공조장치 등 모든 공조장치에 동일한 방법으로 적용할 수 있으며 동일한 효과를 얻을 수 있다.
100: 공조장치 101: 증발기
102: 히터코어 110: 공조케이스
110a,110b: 상부케이스 110c: 하부케이스
110d: 드레인부
111: 공기통로 112: 공기유입구
113: 디프로스트 벤트 113a,114a,115a: 모드도어
114: 페이스 벤트 115: 플로어 벤트
116: 온도조절도어 117: 안착부
120: 방열수단 121: 방열리브

Claims (8)

  1. 공조케이스(110)와,
    상기 공조케이스(110)의 내부에 설치되는 증발기(101)를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조케이스(110)내의 차가운 공기 또는 응축수에 의한 공조케이스(110) 외측면의 결로를 방지할 수 있도록, 상기 증발기(101) 위치와 대응하는 공조케이스(110)의 외측면에 복수개의 방열리브(121)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 하측면에는 상기 증발기(101)의 하단이 안착되는 안착부(117)가 돌출 형성되고,
    상기 복수개의 방열리브(121)는, 상기 안착부(117)의 외측면을 따라 형성되되 차량 폭방향으로 서로 일정간격 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방열리브(121)는, 이웃하는 다른 방열리브(121)와 상이한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 방열리브(121)에서 각각의 단일 방열리브(121)는, 복수개로 분할되어 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개로 분할된 방열리브(121)는, 이웃하는 다른 방열리브(121)와 서로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열리브(121)의 높이를 A라 하고, 상기 방열리브(121)의 두께는 B라 하며, 상기 복수개 방열리브(121)간의 간격을 C라 할 때, 다음식 A > C > B 를 만족하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방열리브(121)의 높이(A)는 4mm이고, 상기 방열리브(121)의 두께(B)는 2.5mm이며, 상기 복수개 방열리브(121)간의 간격(C)은 3mm 인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열리브(121)의 두께를 B라 하고, 상기 복수개 방열리브(121)간의 간격은 C라 할 때, 다음식 C > B 를 만족하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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