KR100764016B1 - Car warming and cooling air conditioning system with 4 way valve - Google Patents

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Abstract

기존의 자동차 난방장치는 엔진의 온도가 상승한 후, 고온의 냉각수를 순환시켜 자동차 내부의 온도를 높이는 방법을 채택했기 때문에 추운 겨울날 자동차의 시동을 걸면 엔진온도가 높아지는 20여 분간 추워도 견뎌야하는 문제점이 있었다. 본 발명은 기존 자동차 난방장치의 문제점을 해결하기 위하여 냉방장치에 4 way valve와 제어장치 또는 제어기구를 추가로 설치하여 자동차 난방장치로 활용할 수 있도록 개선한 것이다.Existing car heating system adopts a method of increasing the temperature inside the car by circulating high temperature coolant after the engine temperature rises, so if the car is started on a cold winter day, the temperature of the engine increases and the temperature of the engine increases. there was. The present invention has been improved to use as a car heating device by additionally installing a 4 way valve and a control device or a control mechanism in the cooling device in order to solve the problem of the existing car heating device.

자동차냉난방장치, 네방향밸브, 자동차 엔진온도, 외부온도, 실내온도, 습도 Car air conditioner, four way valve, car engine temperature, outside temperature, room temperature, humidity

Description

네방향밸브를 이용한 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템{Car warming and cooling air conditioning system with 4 way valve}Car warming and cooling air conditioning system with 4 way valve}

도1은 자동차의 냉방장치에 4 way valve를 부착하여 동절기에 냉매를 역순환시켜 냉방장치를 난방장치로 전환한 예 1 is an example of attaching a 4 way valve to the cooling device of the car to reverse the refrigerant in the winter to convert the cooling device to the heating device

도2는 4 way valve구조와 냉매 역순환 구조의 예 2 is an example of a 4-way valve structure and a refrigerant reverse circulation structure.

도3은 기존 자동차의 냉방방치 냉매를 정방향으로 순환시킨 냉방장치  Figure 3 is a cooling device circulating the cooling air coolant of the existing vehicle in the forward direction

도4는 4 way valve에 의해 냉매를 역순환시킨 난방장치와 센서회로 4 is a heating device and a sensor circuit in which refrigerant is reversely circulated by a 4 way valve

도5는 동절기 4 way valve가 동작하는 순서도 Figure 5 is a flow chart operating the winter 4 way valve

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*                  * Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 정방향 4 way valve에 의한 냉방구조 2: 역방향 4 way valve에 의한 난방구조  1: Cooling structure by forward 4 way valve 2: Heating structure by reverse 4 way valve

3: 자동차 내 evaporator 4: condenser  3: in-car evaporator 4: condenser

5: compressor 6: 자동차 내 radiator  5: compressor 6: radiator in car

7-1: 액화냉매입구 7-2:기화냉매입구  7-1: liquefied refrigerant inlet 7-2: vaporized refrigerant inlet

8: 액화냉매출구 9: 기화냉매출구   8: liquefied refrigerant outlet 9: vaporized refrigerant outlet

10: 마이크로콘트롤러 11: 엔진온도센서  10: Microcontroller 11: Engine Temperature Sensor

12: 실외온도센서 13: 자동차 실내 온도센서  12: outdoor temperature sensor 13: car interior temperature sensor

14: 자동차 실내 습도센서 15: 운전자 조작스위치  14: vehicle interior humidity sensor 15: driver operation switch

a: 광학스위치 b: 트랜지스터  a: optical switch b: transistor

c: 솔레노이드/랫치솔레노이드/모터 d: 찬 공기  c: solenoid / latch solenoid / motor d: cold air

e: 더운공기   e: hot air

자동차의 난방장치는 지난 100년 동안 내연기관에서 발생하는 높은 온도 즉 디젤, 휘발유 등 엔진의 온도가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉각수를 강제로 순환시키고 그 열을 외부로 방출하는 방열기의 일부를 자동차 실내에 설치하여 온도센서에 의해 일정한 온도를 자동차 실내에 공급하는 난방장치로 사용하고 있다. 한편 자동차 실내 온도를 낮추기 위해서는 엔진의 회전축과 타이밍벨트로 연결된 압축기(Compressor)가 냉매를 압축하여 자동차 실내의 증발기(Evaporator)에서 열을 흡수한 후 방열기(Radiator)에서 열을 방출한 후 다시 압축기로 냉매를 압축시켜 순환시키는 구조를 채택하고 있다.In order to prevent the car's heating system from overheating the engine, such as diesel and gasoline, overheating the engine over the past 100 years, the car's heating system uses a part of the radiator that circulates the cooling water and releases the heat to the outside. It is installed in the car and is used as a heating device to supply a constant temperature to the car interior by a temperature sensor. On the other hand, in order to lower the vehicle interior temperature, the compressor connected to the rotation shaft of the engine and the timing belt compresses the refrigerant, absorbs heat from the evaporator in the vehicle interior, releases heat from the radiator, and then returns to the compressor. The structure which compresses and circulates a refrigerant | coolant is adopted.

가정과 사무실 등 건물에서 사용하는 히트파이프구조의 냉난방 장치는 하절기에 냉매를 역순환시켜 냉방장치로, 동절기에는 냉매를 정방향으로 순환시켜 난방 장치로 사용하고 있으나 본 발명의 자동차에서 처럼 냉매를 역순환시켜 온도를 급격히 상승시키는 구조로 사용하는 예는 없었다. Heat pipe heating and cooling system used in buildings such as homes and offices is a cooling device that circulates refrigerant in the summer, and is used as a heating device by circulating the refrigerant in the forward direction in winter, but the refrigerant is reversely circulated as in the automobile of the present invention. There was no example of using the structure to raise the temperature rapidly.

지난 100년 동안 내연기관에서 발생하는 높은 온도에 의해 엔진의 온도가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉각수를 강제로 순환시키고 그 열을 외부로 방출하는 방열기의 일부를 자동차 실내에 설치하여 온도센서에 의해 일정한 온도를 자동차 실내에 공급하는 난방장치로 사용하는 방법은 추운 겨울날 엔진의 온도가 상승할 때 까지 20여 분 동안 추워도 떨면서 기다려야했다.       In order to prevent the engine temperature from overheating due to the high temperature generated in the internal combustion engine for the last 100 years, a part of the radiator forcibly circulating the cooling water and dissipating the heat to the outside is installed by the temperature sensor. The method of using the temperature as a heating device to supply a car interior had to wait while shaking for 20 minutes until the engine temperature rose on a cold winter day.

자동차 실내 온도를 낮추기 위해 사용되는 에어콘은 엔진의 회전축과 타이밍벨트로 연결된 압축기(5, Compressor)가 냉매를 압축하여, 통상의 방열기(Radiator)와 유사한 구조의 응축기(4, Condenser)에서 냉매 중의 열을 방출하고, 자동차 실내의 증발기(3, Evaporator)에서 자동차 실내의 열을 흡수한 후, 다시 압축기로 냉매를 압축시켜 순환시키는 구조로 되어있다. 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기와 같은 통상의 자동차 에어콘 구조에 4 way valve(1, 2, "네방향밸브"라고도 함.)를 이용하여, 냉매를 통상의 에어콘의 순환방향과 반대로 역방향으로 순환시켜 증발기가 응축기의 기능을 하게 하여, 자동차의 시동을 켜자마자 바로 증발기에서 방출되는 더운 공기를 실내에 공급할 수 있도록 한 것이다. 자동차의 시동을 켤 때 엔진의 온도, 실외온도, 그리고 실내온도를 측정하여, 엔진의 온도가 일정한 온도 이하이면 마이크로컨트롤러(10)가 냉매가 역방향으로 순환하도록 4 way valve(1,2)를 전환시키고 에어콘스위치를 켜서 냉방장치를 난방장치로 전환운전될 수 있도록 하고, 엔진의 온도가 높아져 높아진 냉각수로 난방을 할 수 있게 되면 에어콘 스위치를 끄고 정상적인 난방모드로 전환될 수 있도록 한 것이다.     The air conditioner used to lower the vehicle interior temperature is a compressor (5, Compressor) connected to the rotating shaft of the engine and the timing belt to compress the refrigerant, so that the heat in the refrigerant in the condenser (4, Condenser) having a structure similar to a conventional radiator And absorbs heat from the car interior by the evaporator 3 in the car interior, and then compresses the refrigerant with a compressor to circulate it. As shown in Fig. 1, the present invention utilizes a 4 way valve (1, 2, " four-way valve ") in a conventional vehicle air conditioner structure as described above, to provide refrigerant to the circulation direction of the conventional air conditioner. On the contrary, the evaporator functions as a condenser to circulate in the reverse direction so that the hot air emitted from the evaporator can be supplied to the room as soon as the vehicle is started. When starting the car, the engine temperature, outdoor temperature, and room temperature are measured. If the engine temperature is lower than the constant temperature, the microcontroller 10 switches the 4 way valves (1, 2) so that the refrigerant circulates in the reverse direction. By turning on the air conditioner and turning on the air conditioner to the heating system, the engine is heated up and heated by the increased coolant so that the air conditioner switch is turned off and the normal heating mode can be switched on.

전자화가 많이 도입된 일부 자동차의 경우, 자동차에 부착된 엔진온도센서, 외기온도센서, 실내온도센서 등에서 측정한 온도정보가 자동차의 KAN 등 데이터버스로 전송되는데, 이 온도정보를 이용하여 별도의 센서를 설치하지 않고 기존 센서에서 측정한 온도정보를 마이크로컨트롤러(10)로 해독하여, 4 way valve(1,2)를 구동시켜 냉매의 순환방향을 정방향 또는 역방향으로 전환시키도록 할 수 있다. 그리고, 운전자가 인위적으로 조작할 수 있는 수동전환 스위치로 마이크로컨트롤러(10)를 조작하거나 4 way valve(1,2)를 기계적으로 수동조작하는 방법으로 냉방장치를 난방장치로 전환시켜 사용할 수 있다.       In some automobiles that are heavily used with electronics, the temperature information measured by the engine temperature sensor, outside air temperature sensor, and indoor temperature sensor attached to the car is transmitted to the data bus such as KAN of the car. The temperature information measured by the existing sensor can be decoded by the microcontroller 10 without installing the 4, and the 4 way valves 1 and 2 can be driven to change the circulation direction of the refrigerant in the forward or reverse direction. In addition, the cooling device may be converted into a heating device by a method of operating the microcontroller 10 or manually operating the 4 way valves 1 and 2 by a manual changeover switch that can be artificially operated by the driver.

한편 동절기에 자동차의 실내온도가 급격히 상승하면 자동차 내부의 습기가 기화하여 자동차 내부 공기의 습도가 높아져 자동차 내부의 유리창이 작은 물방울이 맺혀 운전에 지장을 줄 수도 있으므로, 4 way valve(1,2)를 냉매가 역방향으로 순환하도록 동작시켜 자동차의 실내온도를 급격히 상승시킨 후, 엔진의 온도가 높아지면 냉매를 다시 정방향으로 순환하도록 4 way valve를 전환하여 습기를 제거할 수 있도록 할 수 있다.       On the other hand, if the indoor temperature of the car rises rapidly in winter, the humidity inside the car evaporates and the humidity of the air inside the car increases, which may cause small drops of water on the windows inside the car, which may interfere with driving. 4 way valve (1,2) By operating the refrigerant to circulate in the reverse direction to rapidly increase the room temperature of the vehicle, when the temperature of the engine is high can switch the 4 way valve to circulate the refrigerant in the forward direction to remove the moisture.

4 way valve(1,2)는 도 2에 도시한 바와 같이, 포트가 4개인 형태의 밸브로서, 도 2에 도시한 바와 같이 화살표가 그려진 중앙의 회전부위를 도면의 왼쪽 그림과 같이 두면 좌측 포트에서 상측 포트로 연결되는 유로와 우측 포트에서 하측 포트로 연결되는 두 개의 유로가 형성되고, 회전부위를 도 2의 오른쪽 그림과 같이 두면 좌측 포트에서 하측 포트로 연결되는 유로와 우측 포트에서 상측 포트로 연결되는 유로가 형성되어, 밸브에서 토출되는 흐름의 방향이 서로 뒤바뀌는 유로가 형성된다. 4 way valve (1, 2) is a valve having four ports, as shown in Figure 2, as shown in the left side of the left side port shown in the left side of the figure as shown in Figure 2 left port Two flow paths are connected to the upper port from the right port and the lower port is formed in the upper part, and when the rotation part is placed as shown in the right figure of FIG. 2, the flow path is connected from the left port to the lower port and the right port to the upper port. A flow path to be connected is formed, thereby forming a flow path in which the directions of the flows discharged from the valve are reversed.

본 발명의 목적은 동절기에 자동차 실내온도가 낮을 때 적절한 온도로 실내온도를 높이기 위해 엔진온도와 냉각수 온도가 높아질 때까지 기다려야 하는 문제점을 해결하기 위하여 냉방장치에 4 way valve(1,2)를 설치하여 냉매의 순환구조를 역으로 바꿔 자동차의 시동을 켜자마자 실내온도를 적정온도까지 급격히 상승시킨 후, 엔진 온도가 높아진 후 기존 난방시스템으로 전환하는 구조이다. 자동차의 시동을 미리 걸어두었을 때 엔진의 아이들링 시 불완전 연소로 인해 매연이 발생하는 문제점을 해결하고 아이들링 시 연료비 낭비 등 비효율적인 문제를 개선하기 위한 것이다.An object of the present invention is to install a 4 way valve (1, 2) in the cooling device to solve the problem of waiting until the engine temperature and the coolant temperature is increased to increase the room temperature to the appropriate temperature when the vehicle indoor temperature is low in winter By changing the refrigerant circulating structure inversely, as soon as the vehicle is started, the indoor temperature is rapidly increased to an appropriate temperature, and then the engine temperature is increased to switch to the existing heating system. This is to solve the problem of soot generated due to incomplete combustion during idling of the engine when the vehicle is started in advance and to improve inefficient problems such as waste of fuel cost during idling.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 냉방, 난방장치가 구비된 자동차에 4 way valve(2), 마이크로 콘트롤러(10), 엔진온도센서(11), 외기온도센서(12), 실내온도센서(13), 실내습도센서(14), 그리고 조작스위치(15)를 추가로 설치한 것이다. 추운 겨울날 자동차의 시동을 켜면 엔진온도센서와 외기온도센서, 그리고 실내온도센서가 각각 온도를 측정하여, 엔진온도와 실내온도가 일정한 온도 이하의 온도인 경우 마이크로컨트롤러(10)가 신호를 출력하여 광학스위치(a, Optical Isolator, 광학절연기, 광학 릴레이라고도 함.)와 트랜지스터(b)를 거쳐 4 way valve(1,2) 구동신호를 송출한다. 트랜지스터 대신에 MOS-FET를 사용할 수도 있다. 광학스위치(a)에서 나온 신호는 트랜지스터(b)의 베이스 또는 MOS-FET 게이트에 인가되고, 트랜지스터의 에미터 또는 MOS-FET 게이트의 소스에서 4 way valve 구동신호가 송출된다. 트랜지스터 또는 MOS-FET 게이트에서 송출된 구동신호는 솔레노이드, 랫치솔레노이드, 랫치릴레이(Latch Relay), 치차감속직류전동기, 스테핑모터 등의 4 way valve 구동장치(c)를 구동하고, 이에 따라 compressor(5)의 냉매 입/출력단의 파이프에 연결된 4 way valve(1,2)를 냉매가 역방향으로 순환되도록 유로를 전환시킨다. 이와 같이 냉매의 순환이 역방향으로 전환되면, 자동차의 냉방장치를 난방장치로 전환된다. 이와 같이 하여 자동차의 실내온도를 상승시킨 후 엔진의 온도가 높아지면, 자동차의 난방을 기존의 난방장치로 전환하고, 에어콘의 작동을 멈추도록 한다.The present inventors air conditioner combined air-conditioning system is shown in Figure 4, the existing cooling, heating is equipped with a car 4 way valve (2), microcontroller 10, engine temperature sensor 11, outside temperature sensor (12), the room temperature sensor 13, the room humidity sensor 14, and the operation switch 15 is additionally installed. When the car is started on a cold winter day, the engine temperature sensor, the outside temperature sensor, and the indoor temperature sensor each measure a temperature, and the microcontroller 10 outputs a signal when the engine temperature and the indoor temperature are below a certain temperature. A 4 way valve (1, 2) drive signal is transmitted through a switch (also referred to as an optical isolator, optical isolator, optical relay) and a transistor (b). MOS-FETs may be used instead of transistors. The signal from the optical switch a is applied to the base of the transistor b or the MOS-FET gate, and a 4 way valve drive signal is output from the emitter of the transistor or the source of the MOS-FET gate. The drive signal sent from the transistor or the MOS-FET gate drives a 4-way valve driving device (c) such as a solenoid, a latch solenoid, a latch relay, a geared reduction DC motor, and a stepping motor. 4 way valve (1, 2) connected to the pipe of the refrigerant input / output stage of the) to switch the flow path so that the refrigerant is circulated in the reverse direction. In this way, when the circulation of the refrigerant is switched in the reverse direction, the cooling device of the vehicle is switched to the heating device. In this way, if the temperature of the engine increases after raising the indoor temperature of the vehicle, the heating of the vehicle is switched to the existing heating device, and the air conditioner is stopped.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은 상기와 같은 각종 센서류를 별도로 부착하지 않고, 기 설치된 자동차의 각종온도센서에서 전송한 KAN 등 데이터버스의 정보를 마이크로컨트롤러(10)가 해석하여, 4 way valve(1.2)를 동작시키는 방식으로 구성할 수도 있다.In the present invention, the air conditioner combined cooling and heating system does not attach the various sensors as described above, and the microcontroller 10 analyzes the data of the data bus, such as KAN, transmitted from various temperature sensors of the pre-installed vehicle, and the 4-way valve (1.2). ) Can be configured in such a way as to operate.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은 상기 난방장치에 의해 자동차의 실내온도가 급격히 높아져 자동차 내부의 습도가 높아지면, 자동차 내부의 습도센서(14)가 이를 감지하여 4 way valve(1,2)를 냉매가 정방향으로 순환하도록 되돌려 습기를 제거한 후 에어콘을 끄는 방식으로 구성할 수 있다.In the present invention, the air-conditioning system for both cooling and heating uses a heating device such that the indoor temperature of the vehicle is rapidly increased and the humidity in the vehicle is increased, so that the humidity sensor 14 inside the vehicle detects this and cools the 4 way valve (1, 2). It can be configured by turning off the air conditioner after removing moisture by returning the water to circulate in the forward direction.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, 상기 마이크로컨트롤러(10)를 조작하는 스위치(15)를 구비하여, 운전자가 수동으로 냉, 난방 조작을 하는 방식으로 구성할 수도 있다.The air-conditioning system for both cooling and heating according to the present invention includes a switch 15 for operating the microcontroller 10, and can be configured in a manner in which a driver performs cooling and heating manually.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, 기존의 자동차의 에어콘 시스템을 개조하여, 냉방장치기능만을 가진 에어콘 시스템을 난방장치와 겸용으로 사용할 수 있도록 개조할 수 있다.The air conditioner combined air conditioning system of the present invention can be retrofitted so that the air conditioner system having only a cooling device function can be used as a heating device by modifying an air conditioner system of an existing vehicle.

본 발명인 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, 4 way valve(1,2) 구동장치를 직접 조작하는 스위치를 구비하여, 운전자가 수동으로 냉, 난방 조작을 하는 방식으로 구성할 수도 있다.The air-conditioning system for both cooling and heating according to the present invention includes a switch for directly operating a 4 way valve (1, 2) driving device, and can be configured in a manner in which a driver manually controls cooling and heating.

현재까지 꾸준히 발전하고 있는 자동차는 난방장치의 경우 엔진온도가 상승한 후 고온의 냉각수를 강제로 순환시켜 자동차 실내에 높은 온도를 공급하는 방법을 채택하고 있다. 따라서 동절기에 자동차의 시동을 켜면 엔진의 온도가 상승할 때까지 20여 분 이상의 시간 동안 추워도 견뎌야했다. 추위에 떨지 않기 위해서는 자동차의 시동을 미리 켜두어 엔진온도가 상승한 후 따뜻한 실내공기가 준비된 상태에서 운전을 해야 했으나 시동을 미리 켜두면 연료가 소모될 뿐만 아니라 엔진이 아이들링상태에서 매연이 발생하여 공기가 오염되는 문제가 있었다.  Cars, which have been steadily developing until now, adopt a method of supplying high temperature to the interior of a car by forcibly circulating high temperature coolant after the engine temperature rises. Therefore, when the car was started in winter, it had to endure cold for more than 20 minutes until the engine temperature rose. In order not to be cold, the car had to be started in advance and the engine temperature rose after the engine was warmed up. There was a problem.

한편 하절기에는 대부분의 자동차에 자동차용 에어콘이 설치되어 있어서 햇빛 등 뜨거운 자동차 실내온도를 카쿨러에 의해 급격히 낮춰 쾌적한 상태에서 운전을 할 수 있다. On the other hand, most of the cars are equipped with air conditioners in summer, so it is possible to drive in a pleasant state by rapidly lowering the temperature of a hot car such as sunlight by a cooler.

본 발명은 도1, 도3, 도4에 도시된 바와 같이, 자동차의 에어콘 시스템의 compressor(5)와 연결되는 냉매 파이프에 도 2에 도시된 바와 같은 4 way valve(1,2)를 설치하여, 정상적인 냉매순환 경로인 Compressor -> Condenser -> Evaporator -> Compressor 순서(본 명세서에서는 이를 냉매의 "정방향 순환"이라고 하고, 이와 같이 정방향 순환이 일어나게 하는 4-way valve의 상태를 "정방향"이라고 한다.) 를 4 way valve에 의해 냉매순환 경로를 Compressor -> Evaporator -> Condenser -> Compressor의 순서(본 명세서에서는 이를 냉매의 "역방향 순환"이라고 하고, 이와 같이 역방향 순환이 일어나게 하는 4-way valve의 상태를 "역방향"이라고 한다.)로 역순환시켜, Condenser(4)와 Evaporator(3)의 기능이 서로 바뀌게 한 것이다. 이와 같이 냉매를 역순환시키면 도 5의 순서도와 같이 동절기에 시동을 켜자마자 더운 바람을 자동차 실내에 공급할 수 있다. 1, 3 and 4, by installing a four way valve (1, 2) as shown in Figure 2 in the refrigerant pipe connected to the compressor (5) of the air conditioning system of the vehicle Compressor-> Condenser-> Evaporator-> Compressor which is a normal refrigerant circulation path (in this specification, it is called "forward circulation" of the refrigerant, and the state of the 4-way valve that causes the forward circulation as such is called "forward direction"). 4) The refrigerant circulation path by the 4 way valve is Compressor-> Evaporator-> Condenser-> Compressor (in this specification, it is called "reverse circulation" of the refrigerant, and thus the 4-way valve The state is reversed to "reverse", so that the functions of the condenser (4) and the evaporator (3) are interchanged. When the refrigerant is circulated in this way, hot wind can be supplied to the vehicle interior as soon as the start-up is started in the winter as shown in the flowchart of FIG. 5.

통상적인 자동차의 에어콘 시스템은 압축기(5)로 압축한 냉매를 condenser(4)에서 방열시킨 후, 자동차의 엔진룸에 위치한 자동차 실내에 위치한 Evaporator(3)에서 증발시켜 냉매의 기화 잠열로 주변의 열을 흡수하고 자동차 실내공기를 송풍장치에 의해 강제순환시켜 실내의 온도를 낮춘 다음, 기화된 냉매를 에 다시 압축기(5)로 냉매를 압축하여 액화하여, 자동차의 실내 온도를 낮추는 강제 순환방식으로 작동된다.A typical car air conditioner heats the refrigerant compressed by the compressor (5) in the condenser (4), and then evaporates in the evaporator (3) located in the interior of the car located in the engine room of the vehicle to heat the latent heat of the refrigerant. Absorbs and forcibly circulates the indoor air of the vehicle by the blower to lower the temperature of the room, and then compresses the vaporized refrigerant into the compressor (5) to liquefy it to operate the forced circulation. do.

이러한 동작을 위한 자동차의 에어콘 시스템을 그대로 유지한 채, 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, compressor(5)의 냉매 입/출력 냉매 배관에 4 way valve(1,2)를 설치하여 냉매를 역순환시켜, compressor(5)에서 나온 압축된 냉매를 condenser(4)로 보내는 대신 evaporator(3)로 보내어 evaporator에서 자동차의 실내로 방열시킨 후, condenser로 보내어 증발시키면, evaporator가 통상의 에어컨 시스템의 condenser의 기능을 하여 자동차의 냉방장치는 난방장치의 기능을 하게 된다. While maintaining the air conditioner system of the vehicle for such an operation, as shown in Figs. 1 and 4, by installing the 4 way valve (1, 2) in the refrigerant input / output refrigerant pipe of the compressor (5) In reverse circulation, instead of sending the compressed refrigerant from the compressor (5) to the condenser (4), to the evaporator (3), to radiate the interior of the car from the evaporator, and then to the condenser to evaporate, the evaporator By acting as a condenser, the car's air conditioner functions as a heating device.

도 5의 순서도에 도시한 바와 같이, 동절기에 자동차의 시동을 켜면 각 온도센서들이 엔진온도(11)와 외기온도(12), 그리고 실내온도(13)를 측정하여 일정한 온도 이하인 경우 자동적으로 4 way valve(1,2)를 작동시켜 냉매를 역방향으로 순환시켜, 자동차의 시동을 켜자마자 자동차의 실내에 더운 공기(e)를 즉시 공급할 수 있게 된다. As shown in the flowchart of FIG. 5, when the car is started in winter, each temperature sensor measures the engine temperature 11, the outside air temperature 12, and the room temperature 13 to automatically measure 4 way below a certain temperature. By operating the valves (1, 2) to circulate the refrigerant in the reverse direction, it is possible to immediately supply hot air (e) to the interior of the vehicle as soon as the vehicle is started.

자동차 엔진의 온도가 높아지고 엔진 냉각수의 온도에 의해 정상적으로 차내에 더운 공기를 공급할 수 있게 되면, 4 way valve(1,2)가 정방향으로 작동하여 냉매의 순환이 정방향으로 이루어지게 하여, 제습모드(n)로 동작하다가 제습이 완료되면 에어콘의 동작을 멈추게 하여 원래 자동차의 난방시스템의 radiator(6)로 동작시킬 수 있도록 전환된다.When the temperature of the automobile engine is increased and the hot air can be normally supplied to the vehicle by the temperature of the engine coolant, the 4 way valves (1, 2) operate in the forward direction, so that the circulation of the refrigerant is performed in the forward direction, and the dehumidification mode (n When the dehumidification is completed, the air conditioner is stopped to switch to the radiator (6) of the heating system of the original car.

또 다른 실시 예로는 자동차내에 엔진을 최적화하기 위하여 설치되어 있는 ECU와 접속된 KAN 등의 데이터버스에서 외기온도, 자동차 냉각수 온도, 그리고 자동차 실내온도를 추출하여 마이크로컨트롤러(10)에 보내어, 외부의 온도가 낮고, 엔진의 온도가 낮으며, 실내온도가 낮은 등 일정한 조건의 정보를 토대로 4 way valve(1,2)와 에어컨을 동작시켜 냉매를 역순환시켜 자동차 내부의 온도를 상승시키고, 엔진냉각수의 온도가 상승하면 에어콘의 동작으로 자동으로 차단하는 구조로 동작시킬 수도 있다.In another embodiment, the outside air temperature, the vehicle coolant temperature, and the vehicle interior temperature are extracted from the data bus such as a KAN connected to the ECU installed to optimize the engine in the vehicle, and then sent to the microcontroller 10, and the external temperature. Low temperature, low engine temperature, low indoor temperature, 4 way valve (1,2) and air conditioner are operated to reverse the refrigerant to increase the temperature inside the car. If the temperature rises, the air conditioner can be operated to shut off automatically.

또 다른 실시 예로는 4 way valve(1)의 정방향/역방향 설정을 수동으로 조작할 수 있도록 하여 동절기에는 냉매의 순환이 역방향이 되도록 설정하고, 시동을 켰을 때 온도를 급격히 상승시킨 후 엔진 냉각수의 온도가 높아지면 수동으로 냉매의 순환이 정방향이 되도록 4 way valve를 전환할 수 있다.  In another embodiment, the forward / reverse direction setting of the 4-way valve (1) can be manually operated so that the circulation of the refrigerant is reversed in winter, and the temperature of the engine coolant is increased rapidly after the start-up. When is increased, the 4 way valve can be switched manually to direct the circulation of refrigerant.

또 다른 실시 예로는 하이브리드카, 전기, 전지, 연료전지 자동차와 같이 엔진의 온도에 의존하지 않는 구조의 자동차 카쿨러에 상기와 같은 구조로 4 way valve를 자동, 수동으로 전환시켜 동절기 자동차의 온도를 상승시키는 구조로 할 수도 있다. In another embodiment, a four-way valve is automatically and manually switched to a car car cooler that does not depend on the engine temperature, such as a hybrid car, an electric vehicle, a battery cell, or a fuel cell car. It can also be made to raise a structure.

자동으로 4 way valve를 동작시키는 방법으로, 자동차엔진의 온도와 주위(외기)온도 및 자동차 실내온도를 센서로 감지하여 마이크로컨트롤러(10)가 트랜지스터(b) 또는 MOS-FET 등의 소자를 통해 랫치릴레이, 치차감속 모터, 또는 스테핑모터 등의 4 way valve 구동장치(c)를 구동하여 냉매의 순환 방향을 정방향/역방향으로 전환하는 장치를 구성할 수 있다. 또는 마이크로컨트롤러(10)를 직접 조작하는 수동 스위치(15)를 설치하여 4 way valve 구동장치를 구동하여 냉매의 순환 방향을 정방향/역방향으로 전환하는 장치를 구성할 수 있다.By automatically operating the 4-way valve, the microcontroller 10 latches the device through transistors (b) or MOS-FETs by sensing the temperature of the engine, ambient (outside) temperature, and vehicle interior with sensors. It is possible to configure a device for switching the circulation direction of the refrigerant in the forward / reverse direction by driving a 4 way valve driving device (c) such as a relay, a gear reduction motor, or a stepping motor. Alternatively, by installing a manual switch 15 for directly manipulating the microcontroller 10, a device for driving a 4-way valve driving device to switch the circulation direction of the refrigerant in the forward / reverse direction may be configured.

또 다른 실시 예로는 자동차엔진의 온도와 주위온도를 바이메탈 등 기계적 구조에 의해 감지하고, 이들 기계적 구조에 의해 직접 4 way valve의 방향을 정방향/역방향으로 전환하는 장치로 구성할 수도 있다.In another embodiment, the temperature and the ambient temperature of the vehicle engine may be sensed by a mechanical structure such as bimetal, and the mechanical structure may be configured to directly change the direction of the 4-way valve in the forward / reverse direction.

상기 4 way valve를 동작시키는 마이크로컨트롤러(10)가 자동차 실내의 습도를 측정하여 냉매를 역방향 순환시켜 자동차의 온도가 높아진 후 엔진 냉각수의 온도가 높아져 자동차 실내에 더운 공기를 공급할 때, 에어컨 시스템은 제습모드로 동작하여 자동차 내부의 습기를 제거한 후 습도가 낮아지면 에어컨을 자동으로 끄게 하는 장치로 구성할 수도 있다.When the microcontroller 10 operating the 4-way valve measures the humidity in the interior of the vehicle and circulates the refrigerant in a reverse direction to increase the temperature of the vehicle, the temperature of the engine coolant increases to supply hot air to the interior of the vehicle. It can also be configured as a device that automatically turns off the air conditioner when the humidity is low after operating in the mode to remove moisture inside the car.

본 발명은 동절기에 기존 자동차의 난방장치가 적절한 온도의 공기를 공급할 때 까지 소요되는 시간에 운전자가 추위를 견뎌야 하는 문제점을 해결하고, 자동차 내부의 온도를 쾌적하게 유지하기 위해서는 미리 시동을 켜둔 후 엔진 냉각수의 온도가 높아질 때까지 기다려야 하는데 엔진의 아이들링 시 발생하는 Nox 등 매연을 절감시키고 휘발유, 경유 등 연료를 절감하는 효과를 갖고있다.The present invention solves the problem that the driver must withstand the cold in the time required until the heating device of the existing car to supply the air of the appropriate temperature in winter, and in order to maintain the temperature inside the car comfortably after the engine is turned on in advance It is necessary to wait until the temperature of the coolant is high, and it has the effect of reducing the smoke such as Nox generated during idling of the engine and saving fuel such as gasoline and diesel.

Claims (6)

종래의 자동차의 에어콘 시스템에 있어서,In the air conditioner system of a conventional vehicle, 압축기(5, compressor)의 냉매 입출력 파이프에 설치되는 네방향밸브(1 또는 2);Four-way valves 1 or 2 provided in the refrigerant input / output pipe of the compressor 5; 상기 네방향밸브를 구동하는 것으로서, 솔레노이드, 랫치솔레노이드, 랫치릴레이, 치차감속직류전동기 또는 스테핑모터 모터 중의 어느 하나인 네방향밸브 구동장치(c);A four-way valve driving device (c) which drives any of the four-way valves and is any one of a solenoid, a latch solenoid, a latch relay, a gear-down DC motor or a stepping motor motor; 그리고 상기 네방향밸브 구동장치를 조작할 수 있는 수동스위치;And a manual switch for operating the four-way valve drive device; 를 추가로 구비하여, 에어콘 시스템을 동절기에 난방장치로 전환시켜 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템.Further provided with, characterized in that the air conditioning system can be used by switching to the heating device in winter, car air conditioning heating combined air conditioning system. 제 1항에 있어서, 상기 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, 상기 수동스위치 대신에,According to claim 1, The vehicle cooling heating combined air conditioning system, instead of the manual switch, 외기온도센서(12), 엔진온도센서(11), 그리고 자동차실내온도센서(14) 중 어느 하나 이상의 온도센서;A temperature sensor of at least one of the outside temperature sensor 12, the engine temperature sensor 11, and the vehicle interior temperature sensor 14; 그리고, 상기 온도 센서가 감지한 온도에 따라 상기 네방향밸브(1.2)를 작동하는 작동신호를 상기 네방향밸브 구동장치(c)로 송출하는 마이크로컨트롤러(10);And, the microcontroller 10 for transmitting the operation signal for operating the four-way valve (1.2) to the four-way valve driving device (c) in accordance with the temperature sensed by the temperature sensor; 를 추가로 구비하여, 센서에서 검출된 온도에 따라 에어컨 시스템의 냉매의 순환방향을 자동으로 변경하여, 에어컨 시스템을 냉방 또는 난방용으로 자동으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템.And further comprising, by automatically changing the circulation direction of the refrigerant of the air conditioning system in accordance with the temperature detected by the sensor, characterized in that the air conditioning system can be automatically changed to cooling or heating, car cooling heating combined air conditioning system. 제 1항에 있어서, 상기 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, 상기 수동스위치 대신에,According to claim 1, The vehicle cooling heating combined air conditioning system, instead of the manual switch, 자동차의 외기온도, 엔진온도, 그리고 자동차실내온도에 관한 정보를 KAN 등 자동차의 데이터 포트에서 인출하고;Information about the outside air temperature, the engine temperature, and the vehicle interior temperature of the vehicle is extracted from the data port of the vehicle such as KAN; 그리고, 상기 온도 정보에 따라 상기 네방향밸브(1,2)를 작동하는 작동신호를 상기 네방향밸브 구동장치로 송출하는 마이크로컨트롤러(10);And, the microcontroller 10 for transmitting the operation signal for operating the four-way valve (1,2) in accordance with the temperature information to the four-way valve drive device; 를 추가로 구비하여, 상기 온도 정보에 따라 에어컨 시스템의 냉매의 순환방향을 자동으로 변경하여, 에어컨 시스템을 냉방 또는 난방용으로 자동으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템.Further comprising, by automatically changing the circulating direction of the refrigerant of the air conditioning system according to the temperature information, characterized in that the air conditioning system can be automatically changed to cooling or heating, car air conditioning heating combined air conditioning system. 제2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, The air conditioner system according to claim 2 or 3, wherein the vehicle cooling and heating combined use air conditioner is 마이크로컨트롤러(10)에서 직접 네방향밸브(1,2)를 작동하는 작동신호를 네방향밸브 구동장치(c)로 송출하거나 차단할 수 있게 하는 수동스위치(15)를 추가로 구비하여, 에어컨 시스템을 냉방 또는 난방용으로 운전자가 수동으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템.The air conditioner system is further provided with a manual switch 15 for transmitting or blocking an operation signal for operating the four-way valves 1 and 2 directly from the microcontroller 10 to the four-way valve driving device c. An air conditioning system for automobile cooling and heating, characterized in that the driver can manually change it for cooling or heating. 제2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템은, The air conditioner system according to claim 2 or 3, wherein the vehicle cooling and heating combined use air conditioner is 자동차 내부의 습도를 측정하는 습도센서(14)를 추가로 구비하여,Further provided with a humidity sensor 14 for measuring the humidity inside the vehicle, 자동차 내부의 습도가 높을 경우, 에어컨 시스템이 자동으로 냉방용으로 작동하여 제습 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 자동차 냉방 난방 겸용 에어컨 시스템.When the humidity inside the car is high, the air conditioning system is automatically operated for cooling and has a dehumidifying function, car cooling heating combined air conditioning system. 삭제delete
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