KR20210071620A

KR20210071620A - 차량용 hvac시스템

Info

Publication number: KR20210071620A
Application number: KR1020190161994A
Authority: KR
Inventors: 한종완; 양영태; 곽수영
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-16

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 차량의 프론트 컴파트먼트에 배치된 쿨링모듈로부터 승객실까지 연장된 흡입덕트; 상기 승객실로부터 상기 쿨링모듈의 전방을 향해 연장된 순환덕트; 상기 쿨링모듈 위에 배치된 증발기; 및 상기 쿨링모듈 위에 배치되고, 상기 증발기의 하류측에 배치된 히터코어;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 HVAC시스템{VEHICLE HVAC SYSTEM}

본 발명은 차량용 HVAC시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 프론트컴파트먼트 및 차량의 승객실에 대한 공간활용도를 높일 수 있고 부품들의 조립을 간소화함과 더불어 부품수 및 용량 등의 축소를 통한 원가 및 중량을 절감할 수 있는 차량용 HVAC시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 차량에는 공기조화장치로 일컬어지는 HVAC시스템(heating ventilation, and air conditioning system)이 제공된다. HVAC시스템은 탑승객의 쾌적함을 위하여 승객실 내의 공기를 가열하고 냉각하도록 구성된다. 또한, 일부의 HVAC시스템은 공기공급원을 선택적으로 변화시키도록 구성된다. 그리고, 일부의 HVAC시스템은 승객실의 외부로부터 신선한 공기를 흡입하고, 에어를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 에어를 순환시키도록 구성된다. 또 다른 HVAC시스템은 외기 및 내기로 이루어진 혼합공기를 흡입하고, 그 혼합공기를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 혼합공기를 펌핑하도록 구성된다.

차량용 HVAC시스템은 차량의 승객실 내에 배치된 HVAC 덕트를 포함한다. HVAC 덕트 내에 증발기, 히터코어, 에어믹싱도어 등이 장착된다. HVAC 덕트는 공기가 유입되는 인렛과, 승객실로 공기를 배출하는 복수의 아웃렛을 가진다. 증발기는 공기를 냉각하도록 구성되고, 히터코어는 승객실로 유입되는 공기를 가열하도록 구성되며, 에어믹싱도어(air mixing door)('temperature door'로 지칭되기도 함)는 증발기 및 히터코어 사이에 배치된다. 증발기는 에어믹싱도어의 상류에 배치되고, 히터코어는 에어믹싱도어의 하류에 배치된다. 에어믹싱도어는 히터코어를 통과하는 공기의 유량을 조절함으로써 승객실로 유입되는 공기의 온도를 조절하도록 구성된다.

그리고, 차량의 전방에 위치한 프론트컴파트먼트 내에 쿨링모듈이 장착되고, 쿨링모듈은 차량의 전방 그릴 후방에 배치된다. 엔진 및 그 부속품(내연기관 차량) 또는 전기모터 및 그와 관련된 전장부품(전기자동차) 등과 같은 원동기가 프론트 컴파트먼트 내에 배치된다. 쿨링모듈은 복수의 열교환기 및 차량의 전방 그릴을 통해 외기를 흡입하도록 구성된 쿨링팬 등을 포함한다.

이와 같은 종래의 차량은 차량의 프론트 컴파트먼트에 위치한 쿨링모듈 및 차량의 승객실 내에 위치한 HVAC시스템이 서로 분리된 구조로 구성됨에 따라 차량의 프론트컴파트먼트 및 차량의 승객실에 대한 공간활용도를 개선하기 어렵다. 최근의 디자인 자유화 및 자율주행 등을 고려할 때 차량의 내부에 대한 높은 공간활용도가 요구되지만, 쿨링모듈 및 HVAC시스템 각각의 사이즈 및 부피 등의 축소만으로는 차량의 내부에 대한 공간활용도를 향상시키는 데에 한계가 있다.

그리고, 종래의 차량은 최대 가혹조건(고온 및 경사로에서 견인상황 등)을 고려할 때 쿨링모듈의 각 구성요소에 대한 용량을 증대할 필요가 있지만, 열에너지의 효율적인 배분을 구현하기 어려운 단점이 있다.

또한, 종래의 차량은 쿨링모듈 및 HVAC시스템의 일부 구성요소들이 파이프 등을 통해 연결됨에 따라 그 조립성이 나쁜 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 프론트컴파트먼트 및 차량의 승객실에 대한 공간활용도를 높일 수 있고, 부품들의 조립을 간소화함과 더불어 부품수 및 용량 등의 축소를 통한 원가 및 중량을 절감할 수 있는 차량용 HVAC시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 차량의 프론트 컴파트먼트에 배치된 쿨링모듈로부터 승객실까지 연장된 흡입덕트; 상기 승객실로부터 상기 쿨링모듈의 전방을 향해 연장된 순환덕트; 상기 쿨링모듈 위에 배치된 증발기; 및 상기 쿨링모듈 위에 배치되고, 상기 증발기의 하류측에 배치된 히터코어;를 포함할 수 있다.

상기 흡입덕트는 상기 쿨링모듈 위에 인접한 입구단 및 상기 승객실과 소통하는 출구단을 가지며, 상기 증발기 및 상기 히터코어는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용될 수 있다.

상기 순환배관은 상기 승객실과 소통하는 입구단 및 상기 흡입배관의 입구단과 면하는 출구단을 가질 수 있다.

상기 순환배관의 출구단을 개폐하도록 장착된 순환밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 흡입덕트의 도중에 장착된 블로워를 포함할 수 있다.

상기 흡입덕트의 도중에 분기도관이 장착되고, 상기 분기도관은 상기 프론트 컴파트먼트와 소통하도록 구성될 수 있다.

상기 분기도관은 상기 블로워의 하류 측에 배치될 수 있다.

상기 분기도관과 상기 흡입덕트가 연결된 부분에는 온도 블렌드도어가 피벗가능하게 장착되고, 상기 온도 블렌드도어는 상기 분기도관의 유로 및 상기 흡입덕트의 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.

상기 증발기의 상류 측에 배치된 에어필터를 더 포함하고, 상기 에어필터는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용될 수 있다.

상기 쿨링모듈은 라디에이터 및 응축기를 포함하고, 상기 증발기는 상기 응축기 위에 위치하며, 상기 히터코어는 상기 라디에이터 위에 위치할 수 있다.

상기 히터코어의 하류 측에 배치된 전기히터를 더 포함하고, 상기 전기히터는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 증발기 및 히터코어가 수용된 흡입덕트의 입구단이 쿨링모듈의 열교환기들의 상단에 일체로 연결됨으로써 쿨링모듈의 일체화 또는 모듈화를 용이하게 구현할 수 있고, 이를 통해 프론트 컴파트먼트의 공간활용도 및 승객실의 공간활용도를 대폭 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 흡입덕트 및 순환덕트가 프론트 컴파트먼트의 상측에서 차량의 길이방향을 따라 연장된 구조로 이루어짐으로써 프론트 컴파트먼트 내에 배치된 쿨링모듈, 원동기 등과 같은 다양한 부품들에 대한 장착공간을 충분히 확보할 수 있으므로 프론트 컴파트먼트의 공간활용이 최적화될 수 있다. 특히, 흡입덕트 및 순환덕트가 프론트 컴파트먼트에 위치함에 따라 기존과 달리 승객실에 공조덕트(air-conditioning duct)가 장착되지 않으므로 승객실의 공간활용도를 대폭 증진시킬 수 있다.

특히, 증발기 및 응축기가 상하로 서로 인접할 수 있으므로 증발기 및 응축기를 연결하는 파이핑라인(예컨대, 냉매도관)의 길이가 대폭 축소될 수 있고, 히터코어 및 라디에이터가 상하방향에서 수직으로 인접할 수 있으므로 히터코어 및 라디에이터를 연결하는 파이핑라인(예컨대, 냉각수도관)의 길이를 대폭 축소할 수 있으므로 그 조립작업이 간소화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량의 승객실의 공간을 상대적으로 넓히고 프론트 컴파트먼트의 공간을 상대적으로 축소할 수 있고, 이를 통해 프론트 오버행(front overhang)이 축소될 수 있다. 이와 더불어, 차량의 승객실의 공간으로 공기를 순환시키는 흡입덕트의 길이가 상대적으로 짧아질 수 있으므로 차압 손실이 상대적으로 줄어들 수 있고, 이를 통해 블로어의 용량이 기존에 비해 대폭 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 흡입덕트 및 순환덕트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 흡입덕트의 입구단 및 순환덕트의 출구단의 내부구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 히터코어가 내연기관차량의 냉각수회로에 연결된 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 히터코어가 전기자동차의 냉각수회로에 연결된 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 흡입덕트의 입구단 및 순환덕트의 출구단의 내부구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 히터코어가 전기자동차의 냉각수회로에 연결된 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템 및 쿨링모듈가 유체적으로 연결된 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 외기 및 내기를 이용한 승객실에 대한 냉방/난방 작동을 도시한 도면이다.
도 10은 외기만을 이용한 승객실에 대한 냉방/난방 작동을 도시한 도면이다.
도 11은 차량의 가혹조건일 경우에 승객실에 대한 냉방/난방이 차단된 것을 도시한 도면이다.
도 12는 외기 및 내기를 이용한 전기자동차의 승객실에 대한 냉방/난방 작동을 도시한 도면이다.
도 13은 외기만을 이용한 전기자동차의 승객실에 대한 냉방/난방 작동을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 차량은 하나 이상의 그릴(1a, 1b)을 가진 프론트 엔드(1)을 포함할 수 있다. 프론트 엔드(1)의 후방에는 프론트 컴파트먼트(2)가 배치될 수 있고, 프론트 컴파트먼트(2)는 차량의 전방에서 프론트 엔드(1), 후드, 프론트 플로어 등에 의해 한정될 수 있다. 프론트 컴파트먼트(2)는 대쉬패널(3)에 의해 승객실(4)과 구획될 수 있다.

쿨링모듈(5)이 프론트 컴파트먼트(2)는 쿨링모듈(5)을 수용할 수 있고, 쿨링모듈(5)은 복수의 열교환기(6, 7) 및 및 차량의 그릴(1a, 1b)을 통해 외기를 흡입하도록 구성된 쿨링팬(8)을 포함할 수 있다. 복수의 열교환기는 내연기관 또는 전기모터 등의 냉각을 위한 냉각수를 냉각하는 라디에이터와, HVAC 시스템의 냉매회로 상에서 순환하는 냉매를 응축시키는 응축기와, 내연기관으로 흡입되는 압축공기를 냉각하는 인터쿨러 등일 수 있다.

엔진 및 그 부속품(내연기관 차량) 또는 전기모터 및 그와 관련된 전장부품(전기자동차) 등과 같은 원동기가 프론트 컴파트먼트(2) 내에 배치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템(10)은 외기가 차량의 승객실(4)로 흡입됨을 허용하도록 구성된 흡입덕트(11)와, 차량의 승객실(4)에 수용된 내기가 프론트 컴파트먼트(2) 측으로 배출됨을 허용하도록 구성된 순환덕트(12)와, 흡입덕트(11) 내에 배치된 증발기(21) 및 히터코어(22)를 포함할 수 있다.

흡입덕트(11)는 차량의 프론트 엔드(1)로부터 차량의 후방을 향해 연장될 수 있다. 특히, 흡입덕트(11)는 프론트 엔드(1)와 인접한 쿨링모듈(5)으로부터 차량의 승객실(4)까지 연장될 수 있다. 이를 통해, 도 1과 같이 흡입덕트(11)가 프론트 컴파트먼트(2)의 상부에서 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있으므로 흡입덕트(11)는 프론트 컴파트먼트(2)에 장착되는 쿨링모듈(5), 원동기 등의 장착공간에 영향을 미치지 않으므로 프론트 컴파트먼트(2)의 공간활용을 최적화할 수 있다.

흡입덕트(11)의 입구단(13)은 프론트 엔드(1)에 인접하도록 배치될 수 있고, 특히, 흡입덕트(11)의 입구단(13)은 쿨링모듈(5) 위에 인접하게 배치될 수 있다. 흡입덕트(11)의 입구단(13)은 쿨링모듈(5)의 열교환기(6, 7)들의 위에 위치할 수 있다. 특히 흡입덕트(11)의 입구단(13)은 쿨링모듈(5)의 열교환기(6, 7)의 상단에 연결될 수 있고, 증발기(21) 및 히터코어(22)가 흡입덕트(11)의 입구단(13) 내에 수용됨으로써 증발기(21) 및 히터코어(22)는 쿨링모듈(5)과 일체화된 구성을 구현할 수 있다. 일 예에 따르면, 흡입덕트(11)의 입구단(13)은 쿨링모듈(5)의 열교환기(6, 7)들을 지지하는 프레임의 상단에 용접, 체결구 등을 통해 결합될 수 있다.

흡입덕트(11)가 대쉬패널(3)을 관통하도록 설치됨으로써 흡입덕트(11)의 출구단(15)은 승객실(4)과 직접적으로 소통하도록 구성될 수 있다. 입구단(13)을 통해 흡입된 외기가 흡입덕트(11)를 거쳐 출구단(15)으로부터 승객실(4)에 직접적으로 토출될 수 있다.

흡입덕트(11)의 도중에는 블로워(18)가 장착될 수 있고, 블로워(18)는 외기를 승객실(4)로 강제로 흡입할 수 있도록 구성될 수 있다.

흡입덕트(11)의 도중에는 프론트 컴파트먼트(2)과 직접적으로 소통하는 분기도관(19)이 장착될 수 있고, 분기도관(19)은 외기가 프론트 컴파트먼트(2)를 향해 토출됨을 허용하도록 구성될 수 있다. 분기도관(19)은 블로워(18)의 하류 측에 위치할 수 있다.

흡입덕트(11)와 분기도관(19)이 연결된 부분에는 온도 블렌드도어(32, temperature blend door)가 피벗가능하게 장착될 수 있고, 온도 블렌드도어(32)는 흡입덕트(11) 및 분기도관(19)을 선택적으로 개폐할 수 있다. 차량의 가혹조건(예컨대, 고온 견인상황 등) 등과 같이 라디에이터(6)의 냉각성능이 부족할 경우 흡입덕트(11) 및 분기도관(19)이 연결된 부분에서 온도 블렌드도어(32)가 흡입덕트(11)의 유로를 폐쇄하고 분기도관(19)의 유로를 개방함으로써 외기가 승객실(4)로 흡입되지 않고 프론트 컴파트먼트(2)로 토출될 수 있고, 이를 통해 라디에이터(6)의 냉각성능을 보완할 수 있다.

순환덕트(12)는 차량의 승객실(4)로부터 차량의 프론트 엔드(1)를 향해 연장될 수 있다. 특히, 순환덕트(12)는 차량의 승객실(4)로부터 쿨링모듈(5)의 전방까지 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 도 1과 같이, 순환덕트(12)는 흡입덕트(11)의 위에서 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 그리고, 순환덕트(12)는 후드(9) 및 흡입덕트(11) 사이에 위치할 수 있다.

순환덕트(12)가 대쉬패널(3) 또는 카울멤버 등을 관통하도록 설치됨으로써 순환덕트(12)의 입구단(16)은 차량의 승객실(4)과 직접적으로 소통하도록 구성될 수 있다.

순환덕트(12)의 출구단(14)은 지지체(17)를 통해 흡입덕트(11)의 입구단(13)과 면하는 위치에 배치될 수 있다. 특히, 순환덕트(12)의 출구단(14)이 흡입덕트(11)의 입구단(13)의 전방 측 위치함으로써 순환덕트(12)의 출구단(14)을 통해 토출된 내기가 흡입덕트(11)의 입구단(13)으로 흡입될 수도 있다.

순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14) 내에 피벗가능하게 장착될 수 있고, 순환밸브(31)는 순환덕트(12)의 출구단(14)을 개폐할 수 있다. 예컨대, 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)을 폐쇄할 경우 승객실(4)의 내기가 순환됨을 차단할 수 있고, 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)을 개방할 경우 승객실(4)의 내기가 흡입덕트(11)를 통해 승객실(4) 내로 순환될 수 있다. 또한, 순환밸브(31)의 개도율을 조절함으로써 내기의 재순환율을 제어할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 흡입덕트(11)의 입구단(13)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 순환덕트(11)의 출구단(14)은 흡입덕트(11)의 입구단(13) 보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

에어필터(23)가 증발기(21)의 전방측에 배치될 수 있고, 에어필터(23)는 외기 내에 함유된 이물질을 여과하도록 구성될 수 있다. 에어필터(23)는 흡입덕트(11)의 입구단(13) 내에 수용될 수 있으며, 특히 에어필터(23)는 흡입덕트(11)의 입구단(13)에서 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.

도 3을 참조하면, 증발기(21)는 흡입덕트(11)의 입구단(13) 내에서 히터코어(22)의 상류측에 위치하므로, 증발기(21)는 히터코어(22) 보다 먼저 외기와 접촉할 수 있다. 증발기(21)는 공기를 냉각하도록 구성된다. 일 예에 따르면, 증발기(21)는 압축기(51), 응축기(7), 팽창밸브(52) 등과 함께 냉동사이클(50, 도 8 참조)을 구성할 수 있고, 증발기(21)는 냉동사이클의 작동에 의해 순환하는 냉매를 이용하여 공기를 냉각하도록 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 증발기(21)는 응축기(7)의 위에 위치할 수 있고, 이를 통해 증발기(21) 및 응축기(7)는 상하 수직으로 배열됨으로서 증발기(21) 및 응축기(7)를 연결하는 파이핑라인(예컨데, 냉매도관)의 길이가 대폭 축소될 수 있다.

도 3을 참조하면, 히터코어(22)는 증발기(21)의 하류측에 배치될 수 있고, 이에 히터코어(22)는 증발기(21) 보다 늦게 공기와 접촉할 수 있다. 히터코어(22)는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 히터코어(22)는 라디에이터(6)의 위에 위치할 수 있고, 이를 통해 히터코어(22) 및 라디에이터(6)는 상하 수직으로 배열됨으로서 히터코어(22) 및 라디에이터(6)를 연결하는 파이핑라인(예컨대, 냉각수도관)의 길이가 대폭 축소될 수 있다.

도 4를 참조하면, 내연기관 차량의 경우, 냉각수가 내연기관(41)의 냉각수통로 및 히터코어(22)의 냉각수통로를 순환함으로써 히터코어(22)는 내연기관(41)에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 공기를 가열할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 내연기관(41)으로부터 흘러나온 냉각수는 조절밸브(46)에 의해 히터코어(22)측으로 흘러들어가는 유량 및 라디에이터(6)로 흘러들어가는 유량이 조절될 수 있다.

도 5를 참조하면, 전기자동차의 경우, 전기모터 등을 포함한 PE전장품(42)을 냉각시킨 냉각수는 라디에이터(6)로 흘러들어가고, 배터리(43)를 냉각시킨 냉각수가 히터(22)로 흘러들어가도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리(43)에 의해 가열된 냉각수가 히터코어(22)의 냉각수통로를 순환함으로써 히터코어(22)는 공기를 가열할 수 있다.

도 6을 참조하면, 전기자동차의 경우, 히터코어(22)의 하류 측에 배치된 전기히터(24)를 더 포함할 수 있고, 전기히터(24)는 흡입덕트(11)의 입구단(13) 내에 수용될 수 있다. 예컨대, 전기히터(24)는 전기에너지를 이용하여 공기를 가열하는 PTC히터(Positive Temperature Coefficient Heater)일 수 있다. 히터코어(22)는 도7과 같이 전기모터 등을 포함한 PE전장품(42)에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 전기모터 등을 포함한 PE전장품(42)의 냉각수통로로부터 흘러나온 냉각수는 조절밸브(47)에 의해 히터코어(22) 측으로 들어가는 유량 및 라디에이터(6)로 흘러들어가는 유량이 조절될 수 있다.

도 8을 참조하면, 증발기(21)는 압축기(51), 응축기(7), 팽창밸브(52) 등과 함께 냉동사이클(50)을 구성할 수 있고, 히터코어(22)는 PE전장품(42), 라디에이터(6), 조절밸브(47) 등과 함께 PE냉각시스템을 구성할 수 있다. 증발기(21)의 상류측에는 에어필터(23)가 배치될 수 있고, 히터코어(22)의 하류측에는 전기히터(24)가 배치될 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 HVAC시스템(10)이 내연기관 차량 또는 고용량 배터리가 탑재된 전기자동차에 적용된 구조에서 외기의 흐름방향을 예시한 도면이다.

도 9는 외기 및 내기를 이용한 승객실(4)에 대한 냉방/난방 작동을 도시한다. 도 9를 참조하면, 블로워(18)가 작동함에 따라 차량의 그릴(1a, 1b)를 통해 유입된 외기는 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 에어필터(23), 증발기(21), 히터코어(22)를 순차적으로 통과함으로써 외기의 온도가 적절히 조절될 수 있다. 온도 블렌드도어(32)가 흡입덕트(11)의 유로를 개방함으로써 외기는 흡입덕트(11)의 출구단(15)을 통해 승객실(4) 내로 토출될 수 있다. 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)의 유로를 개방함으로써 승객실(4)의 내기가 순환덕트(12)의 출구단(14)을 통해 토출된 후에 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 재순환될 수 있다.

도 10은 외기만을 이용한 승객실(4)에 대한 냉방/난방 작동을 도시한다. 도 10을 참조하면, 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)의 유로를 폐쇄함으로써 승객실(4)의 내기는 재순환됨이 차단될 수 있다. 블로워(18)가 작동함에 따라 차량의 그릴(1a, 1b)를 통해 유입된 외기는 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 에어필터(23), 증발기(21), 히터코어(22)를 순차적으로 통과함으로써 외기의 온도가 적절히 조절될 수 있다. 온도 블렌드도어(32)가 흡입덕트(11)의 유로를 개방함으로써 외기는 흡입덕트(11)의 출구단(15)을 통해 승객실(4) 내로 토출될 수 있다.

도 11은 차량의 가혹조건일 경우에 승객실(4)에 대한 냉방/난방이 차단된 것을 도시한다. 도 11을 참조하면, 차량의 가혹조건(예컨대, 고온 견인상황 등) 등과 같이 라디에이터(6)의 냉각성능이 부족할 경우에, 온도 블렌드도어(32)가 흡입덕트(11) 및 분기도관(19)이 연결된 부분에서 흡입덕트(11)의 유로를 폐쇄하고 분기도관(19)의 유로를 개방함으로써 외기가 승객실(4)로 흡입됨을 허용하지 않고 프론트 컴파트먼트(2)로 토출됨을 허용할 수 있다. 차량의 가혹조건에서 외기가 프론트 컴파트먼트(2)로만 토출됨으로써 라디에이터(6)의 냉각성능을 보완할 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 HVAC시스템(10)이 전기자동차에 적용된 구조에서 외기의 흐름방향을 예시한 도면이다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 전기자동차에서 분기도관(19) 및 온도 블렌드도어(32)가 제거될 수 있다.

도 12는 외기 및 내기를 이용한 전기자동차의 승객실(4)에 대한 냉방/난방 작동을 도시한다. 도 12를 참조하면, 블로워(18)가 작동함에 따라 차량의 그릴(1a, 1b)를 통해 유입된 외기는 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 에어필터(23), 증발기(21), 히터코어(22)를 순차적으로 통과함으로써 외기의 온도가 적절히 조절될 수 있다. 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)의 유로를 개방함으로써 승객실(4)의 내기가 순환덕트(12)의 출구단(14)을 통해 토출된 후에 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 재순환될 수 있다.

도 13은 외기만을 이용한 전기자동차의 승객실(4)에 대한 냉방/난방 작동을 도시한다. 도 13을 참조하면, 순환밸브(31)가 순환덕트(12)의 출구단(14)의 유로를 폐쇄함으로써 승객실(4)의 내기는 재순환됨이 차단될 수 있다. 블로워(18)가 작동함에 따라 차량의 그릴(1a, 1b)를 통해 유입된 외기는 흡입덕트(11)의 입구단(13)을 거쳐 에어필터(23), 증발기(21), 히터코어(22)를 순차적으로 통과함으로써 외기의 온도가 적절히 조절될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 증발기(21) 및 히터코어(22)가 수용된 흡입덕트(11)의 입구단(13)이 쿨링모듈(5)의 열교환기(6, 7)들의 상단에 일체로 연결됨으로써 쿨링모듈(5)의 일체화 또는 모듈화를 용이하게 구현할 수 있고, 이를 통해 프론트 컴파트먼트(2)의 공간활용도 및 승객실(4)의 공간활용도를 대폭 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 흡입덕트(11) 및 순환덕트(12)가 프론트 컴파트먼트(2)의 상측에서 차량의 길이방향을 따라 연장된 구조로 이루어짐으로써 프론트 컴파트먼트(2) 내에 배치된 쿨링모듈(5), 원동기 등과 같은 다양한 부품들에 대한 장착공간을 충분히 확보할 수 있으므로 프론트 컴파트먼트(2)의 공간활용이 최적화될 수 있다. 특히, 흡입덕트(11) 및 순환덕트(12)가 프론트 컴파트먼트(2)에 위치함에 따라 기존과 달리 승객실(4)에 공조덕트(air-conditioning duct)가 장착되지 않으므로 승객실(4)의 공간활용도를 대폭 증진시킬 수 있다.

특히, 증발기(21) 및 응축기(7)가 상하로 서로 인접할 수 있으므로 증발기(21) 및 응축기(7)를 연결하는 파이핑라인(예컨대, 냉매도관)의 길이가 대폭 축소될 수 있고, 히터코어(22) 및 라디에이터(6)가 상하방향에서 수직으로 인접할 수 있으므로 히터코어(22) 및 라디에이터(6)를 연결하는 파이핑라인(예컨대, 냉각수도관)의 길이를 대폭 축소할 수 있으므로 그 조립작업이 간소화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량의 승객실(4)의 공간을 상대적으로 넓히고 프론트 컴파트먼트(2)의 공간을 상대적으로 축소할 수 있고, 이를 통해 프론트 오버행(front overhang)이 축소될 수 있다. 이와 더불어, 차량의 승객실의 공간으로 공기를 순환시키는 흡입덕트(11)의 길이가 상대적으로 짧아질 수 있으므로 차압 손실이 상대적으로 줄어들 수 있고, 이를 통해 블로어(18)의 용량이 기존에 비해 대폭 축소될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: HVAC 시스템
11: 흡입덕트
12: 순환덕트
21: 증발기
22: 히터코어
23: 에어필터
24: 전기히터
31: 순환밸브
32: 온도 블렌드도어

Claims

차량의 프론트 컴파트먼트에 배치된 쿨링모듈로부터 승객실까지 연장된 흡입덕트;
상기 승객실로부터 상기 쿨링모듈의 전방을 향해 연장된 순환덕트;
상기 쿨링모듈 위에 배치된 증발기; 및
상기 쿨링모듈 위에 배치되고, 상기 증발기의 하류측에 배치된 히터코어;를 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 흡입덕트는 상기 쿨링모듈 위에 인접한 입구단 및 상기 승객실과 소통하는 출구단을 가지며,
상기 증발기 및 상기 히터코어는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 순환배관은 상기 승객실과 소통하는 입구단 및 상기 흡입배관의 입구단과 면하는 출구단을 가지는 차량용 HVAC시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 순환배관의 출구단을 개폐하도록 장착된 순환밸브를 더 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 흡입덕트의 도중에 장착된 블로워를 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 흡입덕트의 도중에 분기도관이 장착되고, 상기 분기도관은 상기 프론트 컴파트먼트와 소통하도록 구성된 차량용 HVAC시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 분기도관은 상기 블로워의 하류 측에 배치된 차량용 HVAC시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 분기도관과 상기 흡입덕트가 연결된 부분에는 온도 블렌드도어가 피벗가능하게 장착되고,
상기 온도 블렌드도어는 상기 분기도관의 유로 및 상기 흡입덕트의 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성된 차량용 HVAC시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 증발기의 상류 측에 배치된 에어필터를 더 포함하고,
상기 에어필터는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 쿨링모듈은 라디에이터 및 응축기를 포함하고,
상기 증발기는 상기 응축기 위에 위치하며, 상기 히터코어는 상기 라디에이터 위에 위치하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 히터코어의 하류 측에 배치된 전기히터를 더 포함하고, 상기 전기히터는 상기 흡입덕트의 입구단 내에 수용되는 차량용 HVAC시스템.