KR101279863B1 - 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템 - Google Patents

태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량의 주,정차시 엔진을 정지한 상태에서도 추가 전력 없이 태양에너지를 이용하여 시트내에 구성된 축냉/축열시스템과 환기수단을 가동시켜 시트를 냉,난방시킴으로써 탑승자의 초기 쾌적성을 향상시킬수 있는 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명은 차량에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(10)와, 차량의 시트(1)내에 설치됨과 아울러 상기 태양전지(10)와 전기적으로 연결되어 태양전지(10)로부터 공급되는 전기에너지를 잠열재에 축냉/축열시키는 축냉/축열시스템(20)과, 상기 시트(1)내에 설치됨과 아울러 상기 축냉/축열시스템(20)측으로 공기를 송풍하는 환기수단(30)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
태양에너지, 냉,난방, 태양전지, 축냉/축열시스템, 환기수단

Description

태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템{Heating and cooling system of seat using solar energy}
도 1은 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템을 나타내는 전체구성도,
도 2는 도 1에서 시트를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템에서 축냉/축열시스템과 환기수단을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템을 나타내는 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 시트 2: 공간부
5: 제어부 10: 태양전지
20: 축냉/축열시스템 21: 열교환기
22: 탱크 23: 튜브
24: 방열핀 25: 열전소자
30: 환기수단
본 발명은 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량의 주,정차시 엔진을 정지한 상태에서도 추가 전력 없이 태양에너지를 이용하여 시트내에 구성된 축냉/축열시스템과 환기수단을 가동시켜 시트를 냉,난방시킴으로써 탑승자의 초기 쾌적성을 향상시킬수 있는 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 여름철이나 겨울철에 차실내의 온도를 쾌적한 상태로 유지하기 위하여 에어콘이나 히터를 작동시키게 된다. 상기 에어컨은 차량의 엔진이나 별도의 발전기로부터 동력을 전달받아 작동되고 히터는 엔진이 구동된 상태일때 엔진에서 발생되는 열을 이용하여 차량 실내 공기를 가열하도록 하고 있다.
그러나, 차량을 장시간 주,정차할 경우에는 환경 오염 및 연료비 문제로 엔진을 정지시켜 놓게 되는데, 이처럼 엔진을 정지한 상태에서 주,정차 한 경우 에어컨이나 히터의 가동을 위한 구동원의 작동이 중단되므로 에어컨이나 히터를 가동시킬 수 없게 되어 여름철 또는 겨울철 밀폐된 차량내의 실내온도가 외부기온의 영향을 받아 과도하게 온도가 높게되거나 과도하게 낮게됨을 피할 수 없게 된다.
이와같이, 장시간 주,정차후에 탑승자가 차량에 탑승하게 되면 차량을 시동시키고 에어컨이나 히터를 가동하여 적정의 온도로 실내온도를 맞출 때까지 고온 또는 저온 상태의 차량 실내온도를 감수해야 하므로 탑승자의 쾌적성이 저하되는 문제가 있었다.
이처럼 차량의 주,정차시 공조분야에서의 가장 큰 불만 요소가 바로 쾌적성 감소이다. 따라서 차량의 주,정차시 엔진이 정지된 상태에서도 차량 실내를 환기할 수 있는 기술이 일본특허공개 204-210143호에 제안되어 있다.
즉, 상기 종래기술은 차량에 태양전지를 설치하여 장시간 주,정차시, 태양전지로부터 전기에너지를 공급받아 난방용 팬을 역회전시켜 차량 실내의 공기를 실외로 배출하여 환기를 시킴으로써 장시간 주,정차시 차량실내의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지하고 있다.
그러나, 상기 종래기술은 장시간 주,정차시 차량 실내공기를 환기시키기 때문에 과도한 온도상승은 방지할 수 있으나, 그래도 무더운 여름철에 차량을 시동시키고 에어컨을 가동하여 실내온도가 쾌적하게 될때까지는 쾌적성이 저하되는 문제가 여전히 발생하고 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량의 주,정차시 엔진을 정지한 상태에서도 추가 전력 없이 태양에너지를 이용하여 시트내에 구성된 축냉/축열시스템과 환기수단을 가동시켜 시트를 냉,난방시킴으로써 탑승자의 초기 쾌적성을 향상시킬수 있는 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지와, 차량의 시트내에 설치됨과 아울러 상기 태양전지와 전기적으로 연결되어 태양전지로부터 공급되는 전기에너지를 잠열재에 축냉/축열시키는 축냉/축열시스템과, 상기 시트내에 설치됨과 아울러 상기 축냉/축열시스템측 으로 공기를 송풍하는 환기수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템을 나타내는 전체구성도이고, 도 2는 도 1에서 시트를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템에서 축냉/축열시스템과 환기수단을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 시트 냉,난방 시스템을 나타내는 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템은, 크게 태양전지(10), 축냉/축열시스템(20), 환기수단(30)으로 구성되며, 따라서, 차량의 주,정차시 상기 태양전지(10)를 이용하여 전기를 발생시키고, 여기서 발생된 전기를 이용하여 시트(1)내에 구성된 축냉/축열시스템(20)과 환기수단(30)을 가동시켜 시트(1)를 냉,난방 시키는 것이다.
먼저, 상기 태양전지(10)는 차량의 지붕 또는 본네트 등에 설치되며 차량의 외부에서 가해지는 태양에너지를 전기에너지로 변환하게 된다. 이러한 태양전지(10)는 공지된 것이므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 축냉/축열시스템(20)은 차량의 시트(1)내에 설치됨과 아울러 상기 태양전지(10)와 전기적으로 연결되어 태양전지(10)로부터 공급되는 전기에너지를 잠열재에 축냉 또는 축열시키게 된다.
즉, 상기 시트(1)의 내부에는 축냉/축열시스템(20)이 설치될 수 있도록 일정한 공간부(2)가 형성되는 것이 바람직하며, 이 공간부(2)에 상기 환기수단(30)도 설치된다.
이러한 상기 축냉/축열시스템(20)은 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 도 3과 같이, 내부에 상기 잠열재가 충진된 열교환기(21)와, 상기 열교환기(21)에 부착됨과 아울러 상기 태양전지(10)로부터 공급되는 전기에너지를 이용하여 한쪽면은 흡열하고 반대쪽면은 방열하면서 상기 잠열재에 축냉/축열하는 열전소자(25)로 구성된다.
상기 축냉/축열시스템(20)은 태양전지(10)에서 공급되는 전기에너지를 열전소자(25)를 통해 잠열재에 축냉 또는 축열시켜 놓았다가 시트(1)를 냉방 또는 난방하고자 할 때 회수하여 사용하게 된다. 즉, 상기 잠열재가 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 상변화할 때 발생하는 잠열을 냉방 또는 난방에 이용하는 것이다.
여기서, 상기 잠열재는 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 냉방시에 사용하는 잠열재와 난방시에 사용하는 잠열재는 각각 상변화온도가 다른 물질을 사용하게 된다.
이와 같이, 상기 축냉/축열시스템(20)은 시트(1)를 냉방시킬 경우 축냉시스템으로 구성되고 시트(1)를 난방시킬 경우에는 축열시스템으로 구성되며, 이때 축냉시스템으로 구성될 경우 상기 열전소자(25)는 열교환기(21)에 대해 흡열작용을 하여 잠열재를 얼리게 되므로 축냉을 하게 되고, 축열시스템으로 구성될 경우 상기 열전소자(25)는 열교환기(21)에 대해 방열작용을 하여 잠열재를 가열하게 되므로 축열을 하게 된다.
그리고, 상기 열교환기(21)는 서로 일정간격 이격된 상,하부 탱크(22)와, 상 기 상,하부 탱크(22)를 연통시키는 다수의 튜브(23)와, 상기 튜브(23)들 사이에 개재되는 방열핀(24)으로 이루어진다. 상기 상,하부 탱크(22)와 튜브(23)의 내부에는 잠열재가 충진되어 있다.
아울러, 상기 열전소자(25)는 상기 태양전지(10)로부터 공급되는 전류의 흐름방향에 따라 한쪽면은 흡열작용을 하고 반대쪽면은 발열작용을 하게 되는데, 즉, 전류의 극(+,-)전환을 통해 흡열과 발열이 동시에 가능하기 때문에 상기 열교환기(21)측에 부착된 면쪽에서 흡열작용이 이루어질 경우에는 잠열재에 축냉을 하게되고, 발열작용이 이루어질 경우에는 잠열재에 축열을 하게 된다.
그리고, 상기 환기수단(30)은 상기 축냉/축열시스템(20)의 일측에 송풍팬을 설치함으로써 축냉/축열시스템(20)측으로 공기를 송풍하게 된다. 상기 송풍팬도 상기 태양전지(10)로부터 전력을 공급받아 작동하게 되며, 상기 축냉/축열시스템(20)측으로 송풍되는 공기가 축냉/축열시스템(20)을 통과하면서 열교환되어 시트(1)를 냉방 또는 난방시키게 된다.
이때, 상기 환기수단(30)을 통해 축냉/축열시스템(20)을 통과한 공기가 시트(1)내부의 공간부(2)에서만 순환하게 될 경우에는 시트(1)만 냉,난방시키게 되고, 도 2와 같이 시트(1)에 공기분출공(2a)을 형성할 경우에는 공기가 시트(1)내부와 차량실내로 동시에 송풍되면서 시트(1)와 차량실내를 함께 냉,난방시키게 된다.
한편, 상기에서는 상기 축냉/축열시스템(20)과 환기수단(30)이 상기 태양전지(10)로부터 전기를 공급받도록 설명하였지만, 태양전지(10)로부터 발생되는 전기량이 적을 경우에는 제어부(5)의 제어를 통해 상기 차량의 배터리량을 체크하여 배 터리(미도시)로부터 전기를 공급받을 수도 있다.
아울러, 본 발명의 시트 냉,난방 시스템은 제어부(5)를 통해 작동하게 되는데, 즉, 주,정차시 엔진의 정지로 인해 공조시스템(미도시)의 가동이 불가능한 상태일 때 차실내 온도를 측정하여 자동으로 제어하게 된다. 물론 탑승자가 탑승하여 차량을 시동시켜 공조시스템을 가동하더라도 탑승자가 원하는 온도에 도달하기 전까지는 시트 냉,난방 시스템을 작동시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템의 작용을 설명하기로 한다. 편의상 상기 축냉/축열시스템(20)을 축냉시스템(시트 냉방)으로 구성한 경우에 대해서만 설명한다.
먼저, 태양에너지가 상기 태양전지(10)에 가해지면 태양전지(10)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하게 되고, 상기 태양전지(10)에서 발생된 전기를 이용하여 상기 시트(1)내에 구성된 축냉시스템(20)을 가동시킨다.
즉, 상기 태양전지(10)에서 발생된 전기가 상기 축냉시스템(20)의 열전소자(25)로 공급되면, 상기 열전소자(25)는 잠열재가 충진된 열교환기(21)에 대해 흡열작용을 하게 되므로 상기 열교환기(21)내에 충진된 잠열재가 얼게 된다.
따라서, 차량의 장시간 주,정차시 상기 축냉시스템(20)의 잠열재는 얼려있는 상태가 되며, 이때 태양전지(10)로부터 전기를 공급받는 상기 환기수단(30)인 송풍팬이 작동하게 되어 상기 축냉시스템(20)쪽으로 공기를 송풍하게 된다.
이 과정에서 상기 얼려져 있던 잠열재가 고체에서 액체로 상변화하게 되는 데, 이때 고체에서 액체로 상변화할 때 발생하는 잠열에 의해 축냉시스템(20)은 차가워지게 되고, 이에 따라 상기 송풍팬에 의해 축냉시스템(20)을 통과하는 공기는 냉기로 변하게 되어 시트(1)를 냉방하게 된다.
이와 같이, 장기 주,정차시 태양전지(10)에 발생되는 전기를 이용하여 시트(1)내에 구성된 축냉시스템(20)과 환기수단(30)을 가동시켜 시트(1)를 냉방시킴으로써 탑승자가 탑승했을 때, 차실내 공기에 비해 상대적으로 시트(1)측에서 냉기를 얻을 수 있어 초기 쾌적성을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기한 본 발명에 따르면, 차량의 주,정차시 엔진을 정지한 상태에서도 추가 전력 없이 태양에너지를 이용하여 시트내에 구성된 축냉/축열시스템과 환기수단을 가동시켜 시트를 냉,난방시킴으로써 탑승자의 초기 쾌적성을 향상시킬수 있다.
또한, 상기 시트내에 소형 열전소자를 설치함으로써 콤팩트화가 가능하다.

Claims (2)

  1. 차량에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(10)와,
    차량의 시트(1)내에 설치됨과 아울러 상기 태양전지(10)와 전기적으로 연결되어 태양전지(10)로부터 공급되는 전기에너지를 잠열재에 축냉/축열시키는 축냉/축열시스템(20)과,
    상기 시트(1)내에 설치됨과 아울러 상기 축냉/축열시스템(20)측으로 공기를 송풍하는 환기수단(30)을 포함하여 구성되되,
    상기 축냉/축열시스템(20)은, 내부에 상기 잠열재가 충진된 열교환기(21)와, 상기 열교환기(21)에 부착됨과 아울러 상기 태양전지(10)로부터 공급되는 전기에너지를 이용하여 한쪽면은 흡열하고 반대쪽면은 방열하면서 상기 잠열재에 축냉/축열하는 열전소자(25)로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 시트 냉,난방 시스템.
  2. 삭제
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