KR100912527B1 - 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 공기 조화 케이스에 차량 외부 또는 내부의 공기 유동을 흡입할 수 있도록 선택적으로 개폐되는 흡기 도어와; 흡입된 공기의 압력을 증가시켜서 송풍하기 위한 송풍기와; 차량 외부의 공기를 흡입하기 위해서 상기 공기 조화 케이스에 연결된 외기 흡입관과; 상기 외기 흡입관을 선택적으로 개폐하는 외기 서브 도어와; 상기 흡기 도어의 개방된 통로 및, 상기 외기 흡입관을 통해서 유입된 공기를 여과하도록 상기 공기 조화 케이스내에 배치된 필터와; 냉기를 공급하도록 공기 조화 케이스에 설치된 위한 증발기와; 상기 필터를 통해 유입된 공기를 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 공기 흡입관을 통해서 공급 받아 산소를 발생시키고, 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 산소 배출관을 통해 공급하는 산소 발생기와; 난기를 발생시키기 위한 히터 코어와; 자동차의 각 부분에 대한 공기의 공급을 위해서 상기 공기 조화 케이스의 공기 유동 통로를 개폐될 수 있는 도어들;을 구비하는 차량용 공기 조화 장치가 제공된다.

Description

산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치{Air conditioning unit with oxygen generator for vehicle}

도 1 은 본 발명에 따른 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치에 대한 개략적인 구성도.

도 2 는 도 1 의 장치에서 외기 서브 도어를 개폐하는 방식을 설명하는 순서도.

도 3 내지 도 5 에 도시된 것은 상기에서 외기 서브 도어를 개방할 것인지의 여부를 판단하는 변수들과 외기 서브 도어 개방 수치I(X, Y, Z)의 관계를 도시한 그래프.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

11. 공기 조화 케이스 12. 송풍기

13. 모터 14. 필터

15. 증발기 16. 산소 발생기

17. 히터 코어 21. 흡기 도어

본 발명은 차량용 공기 조화 장치에 관한 것으로서, 산소 발생기가 일체로 구비된 차량용 공기 조화 장치에 관한 것이다.

통상적으로 차량용 공기 조화 장치는 차량 내부에 대한 송풍과, 냉기 및, 난기의 공급에 의해서 차량 내부의 환기 및, 냉난방을 수행하는 장치이다. 차량용 공기 조화 장치에는 송풍을 위한 송풍기와, 냉기 발생을 위한 증발기와, 난기 발생을 위한 히터 코어들이 구비된다. 또한 차량의 각 부분에 대한 공기 유동을 제어하기 위한 도어들과, 공급되는 공기를 여과하기 위한 여과용 필터등이 구비되기도 한다.

한편, 차량에는 산소 발생기가 구비될 수 있다. 차량용 산소 발생기는 도로상의 오염된 공기에 노출된 운전자와 탑승자들에게 산소를 공급함으로써 보다 쾌적한 환경을 제공하기 위하여 설치되는 것이다. 차량용 산소 발생기에서 산소를 발생시키는 방법은 공지된 것으로서, 제올라이트 분자 여과재(zeolite molecular sieve)를 이용한 PSA(pressure swing absorption)법과 중공 사막(hollow fiber polymeric membrane)으로 선택 투과하는 멤브레인 분리 시스템을 이용할 수 있다.

통상적으로 차량용 산소 발생기는 차량의 내부 또는 외부 공기를 고정적으로 흡입하여 산소 발생기 전용으로 설치된 필터를 이용하여 공기를 여과한다. 그런데, 산소 발생 공기원으로서 차량의 외기를 사용할 경우에는 흡입되는 외기의 기온에 따라서 차량 실내 온도의 제어성이 저하된다는 문제점이 있다. 예를 들면, 여름철의 경우에 차량 실내에 차가운 공기를 공급하는 중에 산소 발생기를 작동시키면 차량 실내 온도가 올라가게 되며, 따라서 최대 냉방 성능이 저하된다. 또한 외부 공기를 산소 발생기에 이용할 경우 앞에 가는 차의 배기 가스가 산소 발생기를 통해 유입될 수 있다는 문제점이 있다.

이와는 달리, 차량의 내기를 이용할 경우 시간 경과에 따라서 산소 발생기의 산소 발생량이 줄어든다는 문제점이 있다. 이는 제한된 차량 실내 공간에 존재하는 공기를 이용하여 산소를 발생하기 때문에 나타나는 당연한 결과이다.

더욱이, 차량 실내의 공기이든 혹은 외부의 공기이든 간에 자체의 전용 필터를 구비해야 하므로, 산소 발생기의 제조 비용이 증가한다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소요되는 공기를 차량의 내부 및, 외부로부터 선택적으로 유입시킬 수 있는 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 소요되는 공기를 차량의 내부 및, 외부로부터 선택적으로 유입시킬 수 있는 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 공기 조화 케이스에 차량 외부 또는 내부의 공기 유동을 흡입할 수 있도록 선택적으로 개폐되는 흡기 도어와; 흡입된 공기의 압력을 증가시켜서 송풍하기 위한 송풍기와; 차량 외부의 공기를 흡입하기 위해서 상기 공기 조화 케이스에 연결된 외기 흡입관과; 상기 외기 흡입관을 선택적으로 개폐하는 외기 서브 도어와; 상기 흡기 도어의 개방된 통로 및, 상기 외기 흡입관을 통해서 유입된 공기를 여과하도록 상기 공기 조화 케이스내에 배치된 필터와; 냉기를 공급하도록 공기 조화 케이스에 설치된 위한 증발기와; 상기 필터를 통해 유입된 공기를 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 공기 흡입관을 통해서 공급 받아 산소를 발생시키고, 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 산소 배출관을 통해 공급하는 산소 발생기와; 난기를 발생시키기 위한 히터 코어와; 자동차의 각 부분에 대한 공기의 공급을 위해서 상기 공기 조화 케이스의 공기 유동 통로를 개폐될 수 있는 도어들;을 구비하는 차량용 공기 조화 장치가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 외기 서브 도어는 차량 내부의 산소 농도, 습도 및, 차량 외부의 공기 오염도를 기준치에 비교함으로써 개방 여부가 결정된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 에 도시된 것은 본 발명에 따른 산소 발생기를 구비한 공기 조화 장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도면을 참조하면, 산소 발생기를 구비한 공기 조화 조화 장치는 공기 조화 케이스(11)내에 차량 외부의 공기 유동(A) 또는 차량 내부의 공기 유동(B)을 흡입할 수 있도록 선택적으로 개폐되는 흡기 도어(21)와, 흡입된 공기 유동의 압력을 증가시켜서 송풍하기 위한 송풍기(12)와, 차량 외부의 공기를 흡입하기 위해서 상기 공기 조화 케이스(11)내에 연결된 외기 흡입관(27)과, 상기 외기 흡입관(27)을 선택적으로 개폐하는 외기 서브 도어(22)와, 상기 공기 조화 케이스(11)내에 흡입된 공기를 여과하는 필터(14)와, 냉기를 공급하기 위한 증발기(15)와, 상기 공기 조화 케이스(11)의 일측에 형성된 공기 흡입관(16a)과 산소 배출관(16b)을 통해 상기 공기 조화 케이스(11)에 연결되는 산소 발생기(16)와, 난기를 발생시키기 위한 히터 코어(17)와, 상기 히터 코어(17)를 차폐하기 위한 도어(23)와, 자동차의 각 부분에 대한 산소 및, 냉기/난기의 공급을 위해서 선택적으로 개폐될 수 있는 디프로스트 도어(24), 벤트 도어(25) 및, 플로어 도어(26)들을 구비한다.

도 1 에 도시된 실시예에서, 송풍기(12), 증발기(15), 히터 코어(17) 및, 각 도어(21,23,24,25,26)들은 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 흡기 도어(21)는 차량 외부의 공기 유동(A)의 유입을 차단하도록 폐쇄되거나 또는 차량 내부의 공기 유동(B)의 유입을 차단하도록 폐쇄될 수 있다. 송풍기(12)는 모터(13)의 구동에 의해서 회전하며, 공기 조화 케이스(11)내로 유입되는 공기를 가압하여 송풍하는 역할을 한다. 증발기(15)는 냉기 발생 시스템의 일 구성으로써, 도시되지 아니한 응축기에서 응축된 냉매를 압축기의 압력으로 전달받아서 증발시킴으로써 증발 잠열에 의해서 냉기를 발생시킨다. 또한 히터 코어(17)는 도시되지 아니한 차량 엔진의 워터 재킷으로부터 유입되는 냉각수를 순환시킴으로써 난기를 발생시킬 수 있다. 난기를 발생시킬 필요가 없을때는 상기 히터 코어(17)를 통한 공기의 유동을 방지하여야 하며, 이를 위해서 히터 코어 차폐용 도어(23)가 제공될 수 있다. 다른 도어들(24,25,26)도 공지된 것으로서 차량 실내의 각 부분에 대한 공기의 유동을 제 어하도록 설치된다.

본 발명의 특징에 따르면, 공기 조화 케이스(11)의 일측에 외기 흡입관(27)이 설치되고, 상기 외기 흡입관(27)을 통해서 유입되는 공기의 유동(C)은, 상기 흡기 도어(21)의 개방된 유동 통로를 통해 들어온 차량 외부의 공기 유동(A) 또는 차량 내부의 공기 유동(B)과 함께, 상기 공기 조화 케이스(11)내에 설치된 필터(14)에 의해서 여과될 수 있다. 외기 흡입관(27)은 외기 서브 도어(22)에 의해서 선택적으로 개폐될 수 있다. 외기 흡입관(27)의 흡입구는 차량 전방으로부터 유입되는 배기 가스의 직접적인 영향을 배제하도록 차량의 측면 또는 후방에 흡입구를 설치하는 것이 바람직하다. 외기 흡입관(27)의 개폐는 외기의 상태 및, 차량의 내부 상태에 따라서 선택적으로 이루어진다. 예를 들면 차량 내부의 산소 농도, 차내의 습도, 외기의 공기 오염도를 측정한 결과를 토대로 외기 흡입관(27)을 선택적으로 개폐할 수 있다. 이를 위해서 다양한 센서 및, 제어 유니트가 더 구비된다.

여과된 공기는 공기 조화 케이스(11)의 일측에 설치된 산소 발생기(16)에 공급될 수 있다. 산소 발생기(16)는 도면에 도시된 바와 같이 공기 흡입관(16a)과 산소 배출관(16b)을 통해서 공기 조화 케이스(11)에 연결된다. 필터(14)에 의해 여과된 공기의 일부는 증발기(15)를 거쳐서 공기 흡입관(16a)을 통해 산소 발생기(16)로 유입되며, 산소 발생 과정을 거친 이후에 산소 배출관(16b)을 통해서 공조 케이스(11)의 내부로 공급될 것이다. 이후에는 각 도어(24,25,26)의 개폐 여부에 따라서 차량 실내의 각 부분에 공급될 수 있다.

산소 발생기(16)의 배치 위치는 도면에서 알 수 있는 바와 같이 공기의 유동 경로에 있어서 증발기(15)와 히터 코어(17)의 사이에 배치된다. 즉, 공기 흡입관(16a)은 증발기(15)의 후방에 배치되고, 산소 배출관(16b)은 히터 코어(17)의 전방에 배치됨으로써, 운전자가 설정한 온도에 적합하도록 공조를 수행하게 된다.

도 2 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 외기 흡입관(27)을 선택적으로 개폐하는 외기 서브 도어(22)의 개폐 판단 방법을 순서도로써 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 과정이 시작되면(51), 우선 차량 실내의 산소 농도가 기준치보다 낮은지의 여부를 판단한다(52). 산소 농도가 기준치보다 높으면 과정을 중지하고(63), 산소 농도가 기준치보다 낮으면 산소 발생기의 작동 여부를 판단한다(53). 산소 발생기가 작동하고 있지 않다면 산소 발생기를 작동시킨다(54). 산소 발생기가 작동하고 있으면, 공기 조화에 소요되는 공기를(즉, 산소 발생기에 소요되는 공기를) 차량 실내의 내기로 적용할 것인지, 또는 차량 외부의 외기로 적용할 것인지를 선택한다(55). 이러한 선택은 자동 온도 조절 장치의 내외기 자동 제어 또는 운전자의 판단에 의해서 이루어질 수 있다. 내기 또는 외기에 대한 판단의 실행은 도 1 의 흡기 도어(21)로써 차량 외부의 공기 유동(A) 또는 차량 내부의 공기 유동(B)을 선택적으로 차단함으로써 이루어질 수 있다.

차량 외부의 외기로써 공기 조화를 수행할 것이 선택되었다면, 외기는 개방된 흡기 도어(21)에 의해서 차량 외부의 공기 유동(A)으로써 공기 조화 케이스(11)내에 유입되고 있으므로, 외기 서브 도어(22)를 개방할 필요가 없다. 따라서, 외기 서브 도어는 폐쇄된다(64).

상기와 다르게, 차량 내부의 공기 유동(B)으로써 공기 조화를 수행하기로 선택되었다면, 산소 발생기의 작동 초기로부터 일정 시간이 경과한 이후에 이르기까지 차량 내부의 산소 농도를 측정한다(56). 차량 내부의 산소 농도 기준치보다 낮지 않다면, 차량 내부에 있는 공기를 산소 발생에 적용하는 것으로도 불충분하지 않으므로, 외기 흡입관(27)을 통해서 외기를 유입하여 산소 발생에 적용할 필요가 없게 된다. 따라서 외기 서브 도어(22)를 폐쇄한다(64). 반대로, 차량 실내의 산소 농도가 기준치보다 낮다면, 외기 서브 도어(22) 개방 조건이 된다(63).

외기 서브 도어(22)의 개방 여부를 판단할 변수는 차내 습도이다. 차내 습도를 측정하여(58), 차내 습도가 기준치보다 높은지의 여부를 판단한다(59). 차내 습도가 기준치보다 높지 않다면, 외기를 유입함으로써 습도를 변화시키는 것이 바람직스럽지 않으며, 따라서 외기 서브 도어를 폐쇄한다(64). 차량 실내의 습도가 기준치보다 높다면 현재 내기 유입 상태이면 외기 서브 도어 개방 조건이 된다.

외기 서브 도어(22)의 개방 여부를 판단할 또 다른 변수는 차량 외부의 공기 오염도이다. 차량 외부의 공기 오염도를 측정한다(60). 차량 외부의 공기 오염도가 기준치보다 높다면 외부 공기를 차량 실내로 유입하는 것이 바람직하지 않으므로 외기 서브 도어를 폐쇄한다(63). 반대로, 차량 외부의 공기 오염도가 기준치보다 낮다면 외기 서브 도어(27) 개방 조건이 된다.

상기에서 언급된 바와 같이 외기 서브 도어(22)의 개방 여부를 판단할 변수는 산소 농도, 차내 습도 및, 공기 오염도이다. 이들은 단계 61 의 연산자에 의해 서 외기 도어 개방 수치(I)로서 연산된다. 즉, I=aX + bY +cZ 이다. 여기에서 a, b, c 등은 각 변수에 곱해주는 상수이며, 상기 상수는 미리 설정되어 입력된 값이다.

외기 도어 개방 수치(I)가 연산된 이후에, 상기 값은 단계 62 에서 기준값과 비교된다. 외기 도어 개방 수치(I)가 기준값보다 크면 단계 63 에서 외기 서브 도어가 개방되어야 하고, 반대로 외기 도어 개방 수치(I)가 기준값보다 작으면 단계 64 에서 외기 서브 도어가 폐쇄 상태로 유지된다.

즉, 도 1 의 흡기 도어(21)를 개방하여 차량 외부의 공기 유동(A)으로써 공기 조화 및, 산소 발생 작용을 수행하기로 선택하였다면, 별도로 마련된 외기 흡입관(27)을 개폐하는 외기 서브 도어(22)를 개방 상태로 유지할 필요가 없다.

그러나, 상기와 달리, 차량 내부의 공기 유동(B)으로써 공기 조화 및, 산소 발생 작용을 수행하기로 선택하였다면, 차량 내부의 산소 농도, 습도 및, 차량 외부의 공기 오염도등을 측정하여 그에 따라서 외기 서브 도어(22)를 개방할 것인지 혹은 폐쇄할 것인지의 여부를 판단하게 된다.

도 3 내지 도 5 에 도시된 것은 상기에서 외기 서브 도어를 개방할 것인지의 여부를 판단하는 변수들과 외기 서브 도어 개방 수치(I)의 관계를 도시한 것이다.

도 3 을 참조하면, 산소의 농도와 외기 서브 도어 개방 수치(X)는 서로 반비례의 관계를 가진다. 즉, 산소의 농도가 증가하면 외기 서브 도어 개방 수치(X)는 감소하게 되며, 따라서 외기 서브 도어(22)를 개방할 필요성이 감소된다.

도 4 를 참조하면, 차내 습도와 외기 서브 도어 개방 수치(Y)는 서로 비례의 관계를 가지며, 따라서 습도가 증가하면 외기 서브 도어(22)를 개방하여 습도를 낮출 수 있어야 한다.

도 5 를 참조하면, 외부의 오염도가 증가할수록 외기 서브 도어 개방 수치(Z)는 감소한다. 따라서 외부 공기의 오염도가 크면 외기 서브 도어(22)를 폐쇄하여야 한다.

도 3 내지 도 5 에 도시된 변수들과 외기 서브 도어 개방 수치 사이의 관계를 기초로 하여, 상기 도 2 의 단계 61 에 설명된 연산자를 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 산소 발생기를 구비한 차량용 공기 조화 장치는 산소 발생에 있어서 선택적으로 차량 외부의 공기 또는 차량 내부의 공기를 이용할 수 있으므로 공기 조화의 제어 성능을 저하시키지 않으면서 산소 발생 작용이 이루어질 수 있다는 장점을 가진다. 또한 오염된 외부 공기의 유입이 배제되며, 산소 발생기에 사용되는 필터와 공기 조화 장치에 구비되는 필터가 공유되므로 제작 비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 구현예를 참고로 설명되었으나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 그로부터 다양한 변형 및, 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 공기 조화 케이스에 차량 외부 또는 내부의 공기 유동을 흡입할 수 있도록 선택적으로 개폐되는 흡기 도어와;

   흡입된 공기를 송풍하기 위한 송풍기와;

   차량 외부의 공기를 흡입하기 위해서 상기 공기 조화 케이스에 연결된 외기 흡입관과;

   상기 외기 흡입관을 선택적으로 개폐하는 외기 서브 도어와;

   상기 흡기 도어의 개방된 통로 및, 상기 외기 흡입관을 통해서 유입된 공기를 여과하도록 상기 공기 조화 케이스내에 배치된 필터와;

   냉기를 공급하도록 공기 조화 케이스에 설치된 증발기와;

   상기 필터를 통해 유입된 공기를 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 공기 흡입관을 통해서 공급 받아 산소를 발생시키고, 상기 공기 조화 케이스의 일측에 연결된 산소 배출관을 통해 공급하는 산소 발생기와;

   난기를 발생시키기 위한 히터 코어;를 구비하며,

   상기 외기 서브 도어는 차량 내부의 산소 농도, 습도 및, 차량 외부의 공기 오염도를 기준치에 비교함으로써 개방 여부가 결정되는 차량용 공기 조화 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 흡입관은 상기 증발기 후방에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공기 조화 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 산소 배출관은 상기 히터 코어 전방에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공기 조화 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 외기 흡입관의 흡입구는 전방에 있는 차량의 배기 가스가 직접적으로 유입되지 않도록 차량의 측면 또는 후면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 조화 장치.

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