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KR102626022B1 - 차량용 공조장치의 블로어 유닛 - Google Patents

차량용 공조장치의 블로어 유닛 Download PDF

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KR102626022B1
KR102626022B1 KR1020180156646A KR20180156646A KR102626022B1 KR 102626022 B1 KR102626022 B1 KR 102626022B1 KR 1020180156646 A KR1020180156646 A KR 1020180156646A KR 20180156646 A KR20180156646 A KR 20180156646A KR 102626022 B1 KR102626022 B1 KR 102626022B1
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박태영
배창수
송성훈
이종민
전기만
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한온시스템 주식회사
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Abstract

상부 스크롤 케이스와 하부 스크롤 케이스 간의 서로 다른 공기 저항을 보상 및 보완하여 상하 균등한 압력 조절을 통해 공조 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치의 블로어 유닛이 개시된다. 차량용 공조장치의 블로어 유닛은 내기와 외기를 분리하여 송풍하는 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 있어서, 제1 블로어 휠을 구비하며 제1 공기유로가 형성된 제1 스크롤; 및 상기 제1 스크롤의 하부에 배치되고, 제2 블로어 휠을 구비하며 제2 공기유로가 형성된 제2 스크롤을 포함하며, 제2 블로어 휠의 직경과 제1 블로어 휠의 직경은 서로 상이하게 구성된다.

Description

차량용 공조장치의 블로어 유닛{BLOWER UNIT OF AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방시 디포깅 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 한 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 가열 또는 냉각시킴으로써 실내를 난방 또는 냉방하는 장치로서, 내기 또는 외기를 도입하여 송풍하는 블로어 유닛과, 블로어 유닛으로부터 송풍된 공기를 공조하여 차량 실내로 토출하는 공조 유닛으로 이루어진다.
특히, 난방시 디포깅(Defogging) 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있도록 하기 위하여 2층류(2 Layer) 공조장치가 개발되었다. 겨울철 난방 주행시 창문에 서리는 성에를 제거하기 위해서는 저습한 차가운 외기가 효과적이지만, 실내온도가 낮아지는 결과가 초래된다.
2층류 공조장치는 난방시 디포깅을 위해 차량 상부에는 외기를 공급하고 하부에는 내기를 순환시키는 내외기 2층 공기 유동을 실현함으로써, 상부로 공급되는 신선하고 저습한 외기를 이용하여 성에를 효과적으로 제거하는 동시에 탑승자에게 신선한 외부 공기를 제공하고, 따뜻한 내기를 하부로 공급하여 높은 난방 성능을 유지하도록 한다.
도 1은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛을 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛(5)은 공조 케이스(10)를 구비한다. 공조 케이스(10)는 내부에 일정 형태의 공기 유로가 형성되고, 공기 유로는 분리벽(23)에 의해 상부 유로(21)와 하부 유로(22)로 구획된다. 공조 케이스(10)의 출구 측에는 다수의 공기토출구가 형성된다. 공기토출구는 디프로스트벤트(16), 페이스벤트(17), 전석 플로어벤트(18), 후석 플로어벤트(19)로 이루어진다.
공조 케이스(10)의 공기유입구(15) 측에는 블로어 유닛이 결합되며, 공조 케이스(10)의 공기 유로에 일정 간격을 두고 증발기(2)와 히터코어(3)가 구비된다. 상부 유로(21)로는 외기가 유입되어 유동되며, 하부 유로(22)로는 내기가 유입되어 유동된다. 상부 유로(21)에는 히터코어(3)를 통과하는 공기와 히터코어(3)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 제1 템프도어(11)가 구비되며, 하부 유로(22)에는 히터코어(3)를 통과하는 공기와 히터코어(3)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 제2 템프도어(12)가 구비된다.
공기토출구에는 디프로스트벤트(16)와 페이스벤트(17)로 토출되는 공기량을 조절하는 디프로스트도어(24)와 페이스도어(25)가 각각 구비된다. 공기토출구는 전석 플로어벤트(18)로 토출되는 공기량을 조절하는 플로어도어(26)와, 후석 플로어벤트(19)로 토출되는 공기량을 조절하는 후석 모드도어(27)가 구비된다. 상부 유로(21)와 하부 유로(22)의 연통을 제어하는 바이패스도어(28)가 구비되어, 하부 유로(22)의 내기를 상부 유로(21)로 유동시킬 수 있다.
도 2는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛을 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛(7)은 블로어 케이스와, 블로어 휠 및 블로어 모터(76)와, 에어 필터(75)를 포함한다.
블로어 케이스는 인테이크 케이스(82) 및 그 하부에 결합된 스크롤 케이스(70)로 구성된다. 인테이크 케이스(82)에는 내기를 유입하는 내기유입구(72)와 외기를 유입하는 외기유입구(71)가 형성된다. 내기유입구(72) 및 외기유입구(71)는 인테이크 케이스(82)의 상부 측에 형성된다. 내기 도어(74)는 내기유입구(72)의 개도를 조절하며, 외기 도어(73)는 외기유입구(71)의 개도를 조절한다.
블로어 휠 및 블로어 모터(76)는 스크롤 케이스(70)에 구비되며, 내기유입구(72) 및 외기유입구(71)를 통해 유입된 공기를 차량 실내로 송풍시킨다. 에어 필터(75)는 공기 유동 방향으로 블로어 휠의 상류 측에 구비된다. 스크롤 케이스(70)의 공기유로는 분리벽(81)에 의해 외기가 유동하는 제1 공기유로(79)와 내기가 유동하는 제2 공기유로(80)로 분할된다. 블로어 휠은 제1 공기유로(79)에 구비되는 제1 블로어 휠(77)과 제2 공기유로(80)에 구비되는 제2 블로어 휠(78)로 이루어진다.
외기유입구(71)로 유입된 외기는 제1 유입구(86)를 통해 제1 공기유로(79)로 유동하며 전술한 공조 유닛(5)의 상부 유로(21)로 송풍된다. 아울러, 내기유입구(72)로 유입된 내기는 제2 유입구(85)를 통해 제2 공기유로(80)로 유동하며 전술한 공조 유닛(5)의 하부 유로(22)로 송풍된다.
도 3은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스를 도시한 사시도이고, 도 4는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 사시도이며, 도 5는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스를 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 스크롤 케이스(70)는 상부 스크롤 케이스(83)와, 그 하부에 결합되는 하부 스크롤 케이스(84)로 구성된다. 상부 스크롤 케이스(83)에는 제1 공기유로(79)가 형성되며, 제1 블로어 휠(77)이 구비된다. 하부 스크롤 케이스(84)에는 제2 공기유로(80)가 형성되며, 제2 블로어 휠(78)이 구비된다.
상부 스크롤 케이스(83) 및 하부 스크롤 케이스(84)는 모두 블로어 휠을 중심으로 직경이 커지도록 전개되는 나선 형상으로 이루어진다. 즉, 스크롤 케이스는 나선 형상의 시작점인 컷-오프(Cut off) 지점으로부터 도 5의 쇄선으로 표시한 "l1"선 경로를 따라 소정의 스크롤 전개각(Scroll Expansion Angle)을 적용하여 형성된다.
종래의 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스(70)는 상부 스크롤 케이스(83)의 유로(제1 공기유로)와 하부 스크롤 케이스(84)의 유로(제2 공기유로)의 통기저항이 서로 상이하지만, 상부 스크롤 케이스(83)와 하부 스크롤 케이스(84)의 스크롤 전개각(Scroll Expansion Angle)을 동일하게 적용함에 따라 공조 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 도 6은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 정면도이다. 도 6을 참조하면, 상부 스크롤 케이스(83) 및 하부 스크롤 케이스(84)는 공기 유동 방향으로 하류로 갈수록 공기토출구를 향해 공기 유로를 확장한 확관부를 형성한다.
종래의 상부 스크롤 케이스(83) 및 하부 스크롤 케이스(84)는 확관부 시작지점이 동일하게 형성된다. 즉, 상부 스크롤 케이스의 확관부 시작지점부터 공기토출구까지 길이(a)는 하부 스크롤 케이스의 확관부 시작지점부터 공기토출구까지 길이(b)와 동일하게 형성된다.
종래의 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스(70)는 상부 스크롤 케이스(83)의 유로와 하부 스크롤 케이스(84)의 유로의 통기저항이 서로 상이하지만, 상부 스크롤 케이스(83)와 하부 스크롤 케이스(84)의 확관부 시작지점을 동일하게 적용함에 따라 공조 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상부 스크롤 케이스와 하부 스크롤 케이스 간의 서로 다른 공기 저항을 보상 및 보완하여 상하 균등한 압력 조절을 통해 공조 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치의 블로어 유닛을 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치의 블로어 유닛은 내기와 외기를 분리하여 송풍하는 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 있어서, 제1 블로어 휠을 구비하며 제1 공기유로가 형성된 제1 스크롤; 및 상기 제1 스크롤의 하부에 배치되고, 제2 블로어 휠을 구비하며 제2 공기유로가 형성된 제2 스크롤을 포함하며, 제2 블로어 휠의 직경과 제1 블로어 휠의 직경은 서로 상이하게 구성된다.
상기에서, 제2 블로어 휠의 직경은 제1 블로어 휠의 직경보다 크게 형성된다.
상기에서, 제1 스크롤의 전개각(Scroll Expansion Angle)과 제2 스크롤의 전개각은 서로 상이하게 구성된다.
상기에서, 제2 스크롤의 전개각은 제1 스크롤의 전개각보다 크게 구성된다.
상기에서, 제1 블로어 휠의 높이는 제2 블로어 휠의 높이보다 크게 형성된다.
상기에서, 제1 스크롤 및 제2 스크롤의 전개각은 컷 오프(Cut off)를 시작점으로 하여 블로어 휠의 중심에서 외측 벽면까지의 거리가 점점 멀어지도록 형성된다.
상기에서, 제1 스크롤의 전개각은 5.2° 내지 5.8°로 이루어지며, 상기 제2 스크롤의 전개각은 6.0° 내지 6.6°로 이루어진다.
본 발명의 다른 양상에 따른 차량용 공조장치의 블로어 유닛은 내기와 외기를 분리하여 송풍하는 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 있어서, 제1 블로어 휠을 구비하며 제1 공기유로가 형성된 제1 스크롤; 및 상기 제1 스크롤의 하부에 배치되고, 제2 블로어 휠을 구비하며 제2 공기유로가 형성된 제2 스크롤을 포함하며, 제1 스크롤의 확관부 시작점과 제2 스크롤의 확관부 시작점은 서로 다르게 구성된다.
상기에서, 공기 유동 방향으로 제1 스크롤의 확관부 시작점은 제2 스크롤의 확관부 시작점보다 후방에 형성된다.
상기에서, 제2 스크롤의 공기 유로는 제1 스크롤의 공기 유로보다 복잡하게 형성된다.
상기에서, 제2 스크롤의 공기 유로는 제1 스크롤의 공기 유로보다 공기저항이 더 크게 형성된다.
상기에서, 제1 스크롤은 상부 스크롤 케이스를 구비하고, 상기 제2 스크롤은 상기 상부 스크롤 케이스의 하부에 체결되는 하부 스크롤 케이스를 구비하며, 상기 상부 스크롤 케이스는 블로어 유닛으로 유입되어 상부에서 하부로 직접 유동하는 공기를 유입받도록 구성되고, 상기 하부 스크롤 케이스는 블로어 유닛으로 유입되어 상부에서 하부로 유동한 후 다시 상부로 우회하여 유동하는 공기를 유입받도록 구성된다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치의 블로어 유닛은 상하 균등한 압력 조절을 통해 공조 성능을 향상시키고 속도 분포를 균일하게 하며 소음 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛을 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛을 도시한 단면도이며,
도 3은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스를 도시한 사시도이고,
도 4는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 사시도이며,
도 5는 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스를 도시한 평면도이고,
도 6은 종래의 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 정면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛을 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛을 도시한 단면도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스를 도시한 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 사시도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스를 도시한 평면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로어 휠을 도시한 것이며,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 전개각을 설명하기 위한 그래프이고,
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 전개각에 따라 공조 성능 향상 결과를 설명하기 위한 그래프이며,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 정면도이고,
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 확관부 시작점에 따라 공조 성능 향상 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 블로어 유닛의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치는 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 가열 또는 냉각시킴으로써 실내를 난방 또는 냉방하는 장치로서, 내기 또는 외기를 도입하여 송풍하는 블로어 유닛과, 블로어 유닛으로부터 송풍된 공기를 공조하여 차량 실내로 토출하는 공조 유닛으로 이루어진다. 2층류 차량용 공조장치는 내기와 외기를 분리하여 송풍하도록 이루어져, 난방시 디포깅(Defogging) 성능을 확보하면서 높은 난방 성능을 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛을 도시한 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 공조 유닛(100)은 공조 케이스(110)를 구비한다. 공조 케이스(110)는 내부에 일정 형태의 공기 유로가 형성되고, 공기 유로는 분리벽(123)에 의해 상부 유로(121)와 하부 유로(122)로 구획된다. 공조 케이스(110)의 출구 측에는 다수의 공기토출구가 형성된다. 공기토출구는 디프로스트벤트(116), 페이스벤트(117), 전석 플로어벤트(118), 후석 플로어벤트(119)로 이루어진다.
공조 케이스(110)의 공기유입구(115) 측에는 블로어 유닛이 결합되며, 공조 케이스(110)의 공기 유로에 일정 간격을 두고 증발기(102)와 히터코어(103)가 구비된다. 상부 유로(121)로는 외기가 유입되어 유동되며, 하부 유로(122)로는 내기가 유입되어 유동된다. 상부 유로(121)에는 히터코어(103)를 통과하는 공기와 히터코어(103)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 제1 템프도어(111)가 구비되며, 하부 유로(122)에는 히터코어(103)를 통과하는 공기와 히터코어(103)를 바이패스하는 공기의 양을 조절하는 제2 템프도어(112)가 구비된다.
공기토출구에는 디프로스트벤트(116)와 페이스벤트(117)로 토출되는 공기량을 조절하는 디프로스트도어(124)와 페이스도어(125)가 각각 구비된다. 공기토출구는 전석 플로어벤트(118)로 토출되는 공기량을 조절하는 플로어도어(126)와, 후석 플로어벤트(119)로 토출되는 공기량을 조절하는 후석 모드도어(127)가 구비된다. 상부 유로(121)와 하부 유로(122)의 연통을 제어하는 바이패스도어(128)가 구비되어, 하부 유로(122)의 내기를 상부 유로(121)로 유동시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛을 도시한 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛(200)은 블로어 케이스와, 블로어 휠 및 블로어 모터(276)와, 에어 필터(275)를 포함한다.
블로어 케이스는 인테이크 케이스(282) 및 그 하부에 결합된 스크롤 케이스(270)로 구성된다. 인테이크 케이스(282)에는 내기를 유입하는 내기유입구(272)와 외기를 유입하는 외기유입구(271)가 형성된다. 내기유입구(272) 및 외기유입구(271)는 인테이크 케이스(282)의 상부 측에 형성된다. 내기 도어(274)는 내기유입구(272)의 개도를 조절하며, 외기 도어(273)는 외기유입구(271)의 개도를 조절한다.
블로어 휠 및 블로어 모터(276)는 스크롤 케이스(270)에 구비되며, 내기유입구(272) 및 외기유입구(271)를 통해 유입된 공기를 차량 실내로 송풍시킨다. 에어 필터(275)는 공기 유동 방향으로 블로어 휠의 상류 측에 구비된다. 스크롤 케이스(270)의 공기유로는 분리벽(281)에 의해 외기가 유동하는 제1 공기유로(279)와 내기가 유동하는 제2 공기유로(280)로 분할된다. 블로어 휠은 제1 공기유로(279)에 구비되는 제1 블로어 휠(277)과 제2 공기유로(280)에 구비되는 제2 블로어 휠(278)로 이루어진다.
외기유입구(271)로 유입된 외기는 제1 유입구(286)를 통해 제1 공기유로(279)로 유동하며 전술한 공조 유닛(100)의 상부 유로(121)로 송풍된다. 아울러, 내기유입구(272)로 유입된 내기는 제2 유입구(285)를 통해 제2 공기유로(280)로 유동하며 전술한 공조 유닛(100)의 하부 유로(122)로 송풍된다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스를 도시한 평면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 스크롤 케이스(270)는 제1 스크롤 및 제2 스크롤을 포함한다. 제1 스크롤은 상부 스크롤 케이스(283)를 구비하고, 제2 스크롤은 하부 스크롤 케이스(284)를 구비한다. 하부 스크롤 케이스(284)는 상부 스크롤 케이스(283)의 하부에 체결된다. 상부 스크롤 케이스(283)에는 제1 공기유로(279)가 형성되며, 제1 블로어 휠(277)이 구비된다. 하부 스크롤 케이스(284)에는 제2 공기유로(280)가 형성되며, 제2 블로어 휠(278)이 구비된다.
제2 스크롤의 공기 유로, 즉 제2 공기유로(280)는 제1 스크롤의 공기 유로, 즉 제1 공기유로(279)보다 복잡하게 형성된다. 즉, 제2 공기유로(280)는 제1 공기유로(279)보다 공기저항이 더 크게 형성된다. 상세하게는, 상부 스크롤 케이스(283)는 블로어 유닛으로 유입되어 상부에서 하부로 직접 유동하는 공기를 유입받도록 구성된다. 아울러, 하부 스크롤 케이스(284)는 블로어 유닛으로 유입되어 상부에서 하부로 유동한 후 다시 상부로 우회하여 유동하는 공기를 유입받도록 구성된다.
더욱 상세하게는, 외기유입구(271)를 통해 유입된 외기는 에어 필터(275)를 통과하여 여과된 후 하부로 이동하고 제1 유입구(286)를 통해 제1 스크롤 케이스(283) 내부로 유동한다. 제1 공기유로(279)로 유동한 외기는 제1 블로어 휠(277)의 회전에 의해 수직 방향의 유동에서 반경 방향으로 유동 전환되어 제1 스크롤 케이스(283)의 확관 덕트를 통해 공조 유닛(100)으로 유동한다.
아울러, 내기유입구(273)를 통해 유입된 내기는 에어 필터(275)를 통과하여 여과된 후 하부로 이동하고 제2 유입구(285)를 통해 스크롤 케이스의 측벽 외측을 따라 하부로 계속 이동한 후 U턴하고 다시 상부로 이동하여 제2 스크롤 케이스(284) 내부로 유동한다. 제2 공기유로(280)로 유동한 외기는 제2 블로어 휠(278)의 회전에 의해 수직 방향의 유동에서 반경 방향으로 유동 전환되어 제2 스크롤 케이스(284)의 확관 덕트를 통해 공조 유닛(100)으로 유동한다.
상부 스크롤 케이스(283) 및 하부 스크롤 케이스(284)는 모두 블로어 휠을 중심으로 직경이 커지도록 전개되는 나선 형상으로 이루어진다. 즉, 제1 스크롤 및 제2 스크롤은 나선 형상의 시작점인 컷-오프(Cut off) 지점으로부터 스크롤 케이스의 외측 벽면 경로를 따라 소정의 스크롤 전개각(Scroll Expansion Angle)을 적용하여 형성된다. 제1 스크롤 및 제2 스크롤의 전개각은 컷 오프(Cut off)를 시작점으로 하여 블로어 휠의 중심에서 외측 벽면까지의 거리가 점점 멀어지도록 형성된다.
특히, 제1 스크롤의 전개각(Scroll Expansion Angle)과 제2 스크롤의 전개각은 서로 상이하게 구성된다. 바람직하게는, 제2 스크롤의 전개각은 제1 스크롤의 전개각보다 크게 구성된다. 제1 스크롤의 전개각은 5.2° 내지 5.8°로 이루어지며, 제2 스크롤의 전개각은 6.0° 내지 6.6°로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 제1 스크롤의 전개각은 5.5°, 제2 스크롤의 전개각은 6.3°으로 설정한다.
하부 스크롤 케이스(284)의 전개각이 상부 스크롤 케이스(283)의 전개각보다 크게 구성되면, 상부 스크롤 케이스(283)와 하부 스크롤 케이스(284)가 결합된 상태에서 하부 스크롤 케이스(284)의 확관 덕트 상면(287)은 도 9 및 도 11에 도시된 것처럼 상부 스크롤 케이스(283)에서 외측으로 돌출된다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로어 휠을 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 제2 블로어 휠(278)의 직경(d2)과 제1 블로어 휠(277)의 직경(d1)은 서로 상이하게 구성된다. 바람직하게는, 제2 블로어 휠(278)의 직경(d2)이 제1 블로어 휠(277)의 직경(d1)보다 크게 형성된다. 제2 스크롤(하부 스크롤)은 제1 스크롤(상부 스크롤)에 비해 상대적으로 공기의 유입 경로가 복잡하고 좁아, 압력이 높고 저항이 크며 공조 성능이 떨어진다. 제2 블로어 휠(278)의 직경(d2)을 제1 블로어 휠(277)의 직경(d1)보다 크게 형성함으로써, 부족한 제2 스크롤의 풍량 및 공조 성능 등을 보완한다.
또한, 제1 블로어 휠(277)의 높이(h1)는 제2 블로어 휠(278)의 높이(h2)보다 크게 형성된다. 블로어 유닛(200)의 상하 높이는 패키지 규격상 일정 높이 이하로 이루어져야 한다. 이로 인해, 제1 블로어 휠(277) 또는 제2 블로어 휠(278)의 높이를 낮게 구성하여야 한다. 제2 블로어 휠(278)의 높이(h2)를 제1 블로어 휠(277)의 높이(h1)보다 낮게 구성함으로써, 블로어 유닛의 패키지 높이를 낮추는 동시에 높이 대비 큰 직경의 블로어 휠 구조로 인해 수직 방향의 공기 유동을 반경 방향으로 흡입 및 송풍하는데 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 전개각을 설명하기 위한 그래프이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 전개각에 따라 공조 성능 향상 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 스크롤 케이스는 도 11과 같은 단면도 상에서 컷 오프(Cut off)를 시작으로 각도에 따라 블로어 휠의 중심으로부터 외측 벽면과의 거리가 달라지면서 스크롤이 전개되며, 각도를 전개하는 방식에 따라 도 13과 같이 구분할 수 있다. 본 발명의 일 실시 에에 따른 블로어 유닛은 "Exponential" 전개 방식을 채택하며, 제1 스크롤의 전개각은 5.5°, 제2 스크롤의 전개각은 6.3°로 설정함으로써 스크롤 디자인을 최적화할 수 있다.
도 13을 참조하면, 스크롤 케이스의 "Linear" 확관 수식은,
Figure 112018122687515-pat00001
로 정의할 수 있다.
아울러, 스크롤 케이스의 "Exponential" 확관 수식은,
Figure 112018122687515-pat00002
Figure 112018122687515-pat00003
를 만족한다.
도 14를 참조하면, No.2-1은 제1 스크롤과 제2 스크롤의 전개각을 동일하게 형성한 것이며, No.2-2는 제1 스크롤의 전개각은 5.5°, 제2 스크롤의 전개각은 6.3°로 설정한 것이다. No.2-1의 경우, 유속에 따라 대략 400 내지 500[CMH] 구간에서 급격한 압력 강하가 나타남을 확인할 수 있다. 반면에, No.2-2의 경우, 유속에 따라 비교적 고른 압력 분포를 나타내며 압축이 더 잘되어있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, No.2-1 대비 No.2-2의 경우 상대적으로 속도 분포가 균일함을 확인할 수 있다. 특히, 도 15의 붉은 원형으로 표시한 스크롤 케이스의 공기토출구 인근에서 상하측 동일 전개각을 갖는 스크롤 케이스인 No.2-1은 파란색이 부분적으로 여러군데 나타남을 확인하였고, 이는 속도 분포가 불균일함을 나타낸다. 반면에, 하측이 상측보다 전개각이 큰 스크롤 케이스인 No.2-2는 파란색을 나타내는 부분이 없고 속도 분포가 비교적 균일함을 확인할 수 있다.
한편, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 케이스가 분리된 상태를 도시한 정면도이다.
도 16을 참조하면, 제1 스크롤의 확관부 시작점과 제2 스크롤의 확관부 시작점은 서로 다르게 구성된다. 바람직하게는, 공기 유동 방향으로 제1 스크롤의 확관부 시작점은 제2 스크롤의 확관부 시작점보다 후방에 형성된다. 즉, 상부 스크롤 케이스(283)의 확관부 시작점(291)으로부터 공기토출구 단부까지의 거리(c)는 하부 스크롤 케이스(284)의 확관부 시작점(292)으로부터 공기토출구 단부까지의 거리(d)보다 짧게 형성된다. 아울러, 상부 스크롤 케이스(283)의 높이(g1)는 하부 스크롤 케이스(284)의 높이(g2)보다 높게 형성된다.
하부 스크롤 케이스(284)는 상부 스크롤 케이스(283)보다 상대적으로 공기의 유입 경로가 복잡하고 좁아 공조 성능이 떨어진다. 이에 따라, 상부 스크롤 케이스와 하부 스크롤 케이스의 확관부의 위치를 동일하게 설계할 경우, 상부 스크롤 케이스에서 충분한 압축이 되지 않아 공조 성능이 저하되는 원인이 된다. 본 발명의 일 실시 예와 같이 하부 스크롤 케이스(284)보다 상부 스크롤 케이스(283)의 확관 시작점을 늦춰 2개의 공기 유입 경로를 가짐에 따른 단점을 효과적으로 극복할 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 확관부 시작점에 따라 공조 성능 향상 결과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 17 내지 도 19를 참조하면, No.1-0은 제1 스크롤의 확관부 시작점을 제2 스크롤의 확관부 시작점과 동일하게 형성한 것이며, No.1-1은 제1 스크롤의 확관부 시작점을 제2 스크롤의 확관부 시작점보다 후방에 형성한 것이다.
도 17을 참조하면, No.1-0 대비 No.1-1의 경우 상대적으로 속도 분포가 균일함을 확인할 수 있다. 특히, 도 17의 스크롤 케이스의 공기토출구 인근에서 No.1-0은 파란색이 부분적으로 여러군데 나타남을 확인하였고, 이는 속도 분포가 불균일함을 나타낸다. 반면에, No.1-1는 파란색을 나타내는 부분이 없고 속도 분포가 비교적 균일함을 확인할 수 있다.
도 18을 참조하면 No.1-0은 No.1-1과 비교하여 상대적으로 유속에 따른 압력이 낮고, 도 19를 참조하면 No.1-0은 No.1-1과 비교하여 상대적으로 유속에 따른 소음이 큰 것을 확인할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 블로어 유닛은 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.
100: 공조 유닛 102: 증발기
103: 히터코어 110: 공조 케이스
111: 제1 템프도어 112: 제2 템프도어
115: 공기유입구 116: 디프로스트벤트
117: 페이스벤트 118: 전석 플로어벤트
119: 후석 플로어벤트 121: 상부 유로
122: 하부 유로 123: 분리벽
124: 디프로스트도어 125: 페이스도어
126: 플로어도어 127: 후석 모드도어
128: 바이패스도어
200: 블로어 유닛 270: 스크롤 케이스
271: 외기유입구 272: 내기유입구
273: 외기 도어 274: 내기 도어
275: 에어 필터 276: 블로어 모터
277: 제1 블로어 휠 278: 제2 블로어 휠
279: 제1 공기유로 280: 제2 공기유로
281: 분리벽 282: 인테이크 케이스
283: 상부 스크롤 케이스 284: 하부 스크롤 케이스
285: 제2 유입구 286: 제1 유입구

Claims (12)

  1. 내기와 외기를 분리하여 송풍하는 2층류 차량용 공조장치의 블로어 유닛에 있어서,
    제1 블로어 휠(277)을 구비하며 제1 공기유로(279)가 형성된 제1 스크롤; 및
    상기 제1 스크롤의 하부에 배치되고, 제2 블로어 휠(278)을 구비하며 제2 공기유로(280)가 형성된 제2 스크롤을 포함하며,
    상기 제1 스크롤은 상부 스크롤 케이스(283)를 구비하고, 상기 제2 스크롤은 상기 상부 스크롤 케이스(283)의 하부에 체결되는 하부 스크롤 케이스(284)를 구비하며,
    외기유입구(271) 및 내기유입구(272)는 인테이크 케이스(282)의 상부측에 형성되고,
    상기 외기유입구(271)로 유입된 외기는 제1 유입구(286)를 통해 상부에서 하부로 이동하여 상기 제1 블로어 휠(277)로 유동한 후, 상기 제1 공기유로(279)를 거쳐 공조 유닛(100)의 상부 유로(121)로 송풍되며,
    상기 내기유입구(272)로 유입된 내기는 제2 유입구(285)를 통해 상기 상부 스크롤 케이스(283) 및 하부 스크롤 케이스(284)의 측벽 외측을 따라 하부로 계속 이동한 후 U턴하고 다시 상부로 이동하여 상기 제2 블로어 휠(278)로 유동한 후, 상기 제2 공기유로(280)를 거쳐 공조 유닛(100)의 하부 유로(122)로 송풍되고,
    제2 스크롤의 공기 유로는 제1 스크롤의 공기 유로보다 공기저항이 더 크게 형성되며,
    상부 스크롤 케이스(283) 및 하부 스크롤 케이스(284)에는 공기 유동 방향으로 하류로 갈수록 공기토출구를 향해 공기 유로를 확장한 확관부를 형성하고,
    공기 유동 방향으로 제1 스크롤의 확관부 시작점은 제2 스크롤의 확관부 시작점보다 후방에 형성되며,
    제1 스크롤의 확관부 시작점(291)으로부터 공기토출구 단부까지의 거리(c)는 제2 스크롤의 확관부 시작점(292)으로부터 공기토출구 단부까지의 거리(d)보다 짧게 형성되고,
    상부 스크롤 케이스(283)의 높이(g1)는 하부 스크롤 케이스(284)의 높이(g2)보다 높게 형성되는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    제2 블로어 휠(278)의 직경은 제1 블로어 휠(277)의 직경보다 크게 형성되는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    제1 스크롤의 전개각(Scroll Expansion Angle)과 제2 스크롤의 전개각은 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 스크롤의 전개각은 제1 스크롤의 전개각보다 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    제1 블로어 휠(277)의 높이는 제2 블로어 휠(278)의 높이보다 크게 형성되는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    제1 스크롤 및 제2 스크롤의 전개각은 컷 오프(Cut off)를 시작점으로 하여 블로어 휠의 중심에서 외측 벽면까지의 거리가 점점 멀어지도록 형성되는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 스크롤의 전개각은 5.2° 내지 5.8°로 이루어지며, 상기 제2 스크롤의 전개각은 6.0° 내지 6.6°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    제2 스크롤의 공기 유로는 제1 스크롤의 공기 유로보다 복잡하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 블로어 유닛.
  11. 삭제
  12. 삭제
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