KR101319430B1 - 자동차의 냉온장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉온장고를 냉장고 기능과 온장고 기능으로 사용할 수 있음과 아울러 겨울철 차량 시동 초기에 냉장고 기능으로 전환함에 따른 폐열을 트렁크룸으로 버리지 않고 실내로 유입되도록 재활용함으로써 초기 난방 성능을 항상시킬 수 있도록 한 자동차의 냉온장장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차의 냉온장장치는, 저장실이 구비된 냉온장고와; 일측은 실내측으로 향하는 도입덕트를 가지고, 타측은 두갈래로 분기되어 트렁크룸과 연통되게 설치되는 배출덕트와 실내측으로 향하는 재유입덕트를 가지며, 상기 도입덕트와 배출덕트 사이에 상기 냉온장고의 일측면과 접촉되게 설치되는 실내공기 이송덕트와; 전류의 흐름 방향에 따라 일측부에서 상기 저장실내의 열을 흡열할때에는 타측부에서 상기 실내공기 이송덕트내로 방열함과 아울러 일측부에서 상기 저장실내로 열을 방열할때에는 타측부에서 상기 실내공기 이송덕트내의 열을 흡열하도록 상기 냉온장고에 설치되는 열전소자 모듈과; 상기 실내공기 이동덕트측으로 실내 공기가 유동되도록 강제 송풍하는 송풍팬과; 차량 실내 온도가 설정온도 미만일때, 상기 열전소자 모듈에 전원을 공급하여 상기 실내공기 이송덕트내의 공기를 가열함과 아울러 상기 열전소자 모듈에 의해 가열된 공기를 상기 재유입덕트로 공급하여 차실내를 난방하도록 하는 초기난방수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

초기, 난방, 제어, 냉온장

Description

자동차의 냉온장장치{Cool and hot storage device of vehicle}

본 발명은 자동차의 냉온장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉온장고를 냉장고 기능과 온장고 기능으로 사용할 수 있음과 아울러 겨울철 차량 시동 초기에 냉장고 기능으로 전환함에 따른 폐열을 트렁크룸으로 버리지 않고 실내로 유입되도록 재활용함으로써 초기 난방 성능을 항상시킬 수 있도록 한 자동차의 냉온장장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 내부에는 내,외기를 가열하거나 냉각시켜 실내로 유입 또는 순환시킴으로써, 실내온도를 적정한 상태로 유지시켜 탑승자에게 쾌적한 승차감을 주기 위하여 공기조화장치가 구비되어 있다.

도 1은 송풍공기 냉각용 증발기 유니트와 가열용 히터 유니트가 하나의 유니트로 구성된 세미 센터 마운팅 타입(Semi-CenterMounting Type)을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 공기조화케이스(10)의 내부 유로중 증발기(11)는 상류쪽에 위치되어 있고, 히터코어(12)는 하류쪽에 위치되어 있다.

그리고, 공기조화케이스(10)의 입구단(10a)에는 블로어 케이스(미도시)가 설치되어 있고, 이 블로어 케이스에는 모터(미도시)에 의하여 구동되는 송풍팬(미도 시)이 설치되어 있다.

상기 블로어 케이스의 상부에는 실내기 흡입구(미도시) 및 실외기 흡입구(미도시)가 설치되어 있고, 이 흡입구들은 전환도어(미도시)의 선회에 따라 개폐 조절된다.

따라서, 상기 모터의 구동에 따른 송풍팬의 회동에 의하여 발생하는 흡입력에 의하여 실내기 흡입구 또는 실외기 흡입구를 통하여 블로어 케이스 내부로 공기가 유입되어 공기조화케이스(10)의 내부 유로로 송풍됨으로써 증발기(11) 및/또는 히터코어(12)를 거치면서 공기가 열교환되어 냉기 또는 온기로 바뀔 수 있다.

그리고, 히터코어(12) 후방쪽의 공기조화케이스(10)의 출구단에는 자동차 창문쪽으로의 공기토출을 안내함으로써 자동차 창문의 성에를 제거하기 위한 디프로스트 덕트(미도시)와 연결되는 디프로스트 벤트(20)와, 자동차 실내의 상반부쪽으로의 공기 토출을 안내하기 위한 벤트 덕트(미도시)와 연결되는 페이스 벤트(21) 및 자동차 실내의 하반부쪽으로의 공기토출을 안내하기 위한 플로어 덕트(미도시)와 연결되는 플로어 벤트(22)가 차례로 설치된다.

또한, 상기 벤트들(20,21,22)은 각각 도어(20a,21a,22a)에 의하여 소정의 냉난방 모드에 따라 개폐 조절되도록 되어 있다.

한편, 히터코어(12)는 공기조화케이스(10)의 내부 유로의 단면적중 하반부를 차지하도록 설치되어 있으며, 히터코어(12)의 전방(즉, 히터코어(12)와 증발기(11)의 사이)에는 히터코어(12)쪽의 송풍통로(13)와 히터코어 상부쪽 공기조화케이스(10)의 내부 유로(14)의 개도를 조절하는 온도조절도어(15)가 설치되어 있다.

따라서, 온도조절도어(15)가 히터코어(12)쪽의 송풍통로(13)를 막고 있을 경우에는 증발기(11)를 거친 공기는 히터코어(12)를 거치치 않고 히터코어(12)를 우회하여 상기 벤트들(20,21,22)중 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 냉방이 수행될 수 있다.

또한, 온도조절도어(15)가 히터코어(12) 상부쪽 공기조화케이스(10)의 내부 유로(14)쪽을 막고 있을 경우에는 증발기(11)를 거친 공기는 모두 히터코어(12)를 거쳐 상기 벤트들(20,21,22)중 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 난방이 수행될 수 있다.

상기와 같은 자동차의 난방은 엔진에 의해 냉각수가 충분히 가열된 상태를 전제로 한 것이므로 냉각수가 가열되지 않은 상태에서는 냉풍이 차실내로 공급되어 난방의 효과를 기대할 수 없다.

특히 외기의 온도가 매우 낮은 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로 엔진의 구동으로 냉각수의 온도를 난방이 안정화되는 온도까지 높이는데는 긴 시간이 필요하게 된다.

또한 자동차의 엔진이 디젤엔진인 경우에는 가솔린 엔진에 비하여 발열량이 낮으므로 동절기의 실내 초기 난방은 더욱 어렵게 된다.

한편, 최근에 저 회전수(R.P.M)로 효율이 우수한 고성능 엔진이 장착된 차량이 출시되고 있는바, 이러한 차량의 경우에는 엔진 효율은 우수하지만 엔진을 냉각하기 위한 냉각수의 온도가 낮아, 차량 실내의 초기 난방 성능을 확보하는데 점점 더 어려워지고 있다는 것이다.

게다가, 협소한 엔진룸내에서 공기조화장치를 구성하는 공기조화케이스가 차지하는 부피를 줄이기 위해, 공기조화케이스의 내부 구성인 증발기 및 히터코어의 사이즈를 축소시키고 있는데, 이렇게 함으로써 히터코어에서 열교환된 온기의 생성량이 감소되어, 결국에는 차량 실내의 초기 난방 성능이 감소되는 문제점도 있다는 것이다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 일례로 히터코어(12)의 후방에 PTC(Positive Thermistor Coefficient) 소자를 이용한 전열히터를 구비함으로써, 시동 초기의 난방시 송풍기 유니트로부터 송풍되는 공기를 이 전열히터를 이용하여 보조적으로 가열하였다.

그러나, 전열히터라는 별도의 구성 부품을 장착함으로 인해 구성 부품의 증가 및 제조 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

한편, 최근 들어 오늘날, 자동차는 자가용 승용차 및 레져(Leisure)용 차량의 보급이 증가함에 따라 대중에게 있어서 필수품화되고 있으며, 집과 같이 편안한 느낌을 제공받을 수 있도록 여러 가지의 편의시설이 구비되도록 제작되고 있다.

따라서, 이러한 편의시설들은 자동차의 선택에 있어서 차지하는 중요한 요소로 대두되는 추세에 있다.

상기 편의시설은 다양한 것이 있으나, 그 일례로 내용물을 차가운 상태로 보관하거 따뜻한 상태로 보관하는 냉온장 장치가 마련되어 있다.

이러한 냉장장 장치의 일례로서 본 출원인이 선출원한 대한민국 공개특허10- 2007-0069058호인 열전소자 모듈을 이용한 자동차 후석측 냉온장장치가 있다.

상기 본 출원인이 선출원한 선행기술은, 열전소자 모듈에 인가되는 전류 흐름 방향에 따라 냉온장고를 냉장고 또는 온장고 기능으로 사용할 수 있다.

좀더 상세하게는, 날씨가 더운 여름철에는 주로 냉온장고를 냉장고 기능으로 사용하게 된다. 즉, 열전소자 모듈의 일측부에서 저장실내의 열을 흡열하도록 함과 아울러 타측부에서 덕트내로 방열하도록, 열전소자 모듈에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경시킨 후, 배기팬을 작동시킨다.

이렇게 되면, 냉온장고내의 저장실내의 공기는 열전소자 모듈의 일측부에서 열을 빼앗겨 점차적으로 저온 상태가 되며, 그 결과 저장실의 내부는 냉장고 역활을 하게 되어, 저장실내에 저장된 음료수병 등의 물품(P)은 항상 저온 상태를 유지할 수 있게 된다.

이때, 상기 배기팬이 작동되고 있는 상태이기 때문에, 차량 실내의 공기가 상기 배기팬의 강제 흡입력에 의해 도입덕트를 통해 유입된 다음, 열전소자 모듈의 타측부와 열교환 된 후, 토출덕트를 통해 트렁크룸으로 배기되는 것이다.

한편, 날씨가 추운 겨울철에 주로 냉온장고를 온장고 기능으로 사용하게 된다. 즉, 열전소자 모듈의 일측부에서 방열 작용이 일어나도록 함과 아울러 타측부에서 흡열 작용이 일어나도록, 열전소자 모듈에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경시킨 후, 배기팬을 작동시킨다. 이렇게 되면, 냉온장고내의 저장실내의 공기는 열전소자 모듈의 일측부에서 방열되는 열에 의해 점차적으로 고온 상태로 되며, 그 결과 저장실의 내부는 온장고 역활을 하게 되어, 저장실내에 저장된 음료수병 등의 물품(P)은 항상 따뜻한 상태를 유지할 수 있게 된다. 이때, 상기 배기팬이 작동되고 있는 상태이기 때문에, 차량 실내의 공기가 상기 배기팬의 강제 흡입력에 의해 도입덕트를 통해 유입된 다음, 열전소자 모듈의 타측부와 열교환 된 후, 토출덕트를 통해 트렁크룸으로 배기되는 것이다.

그러나, 날씨가 더운 여름철에 냉온장고를 냉장고 기능으로 사용하게 경우나, 날씨가 추운 겨울철에 주로 냉온장고를 온장고 기능으로 사용하게 경우 모두 열전소자 모듈과 열교된 공기는 트렁크룸으로 배기하는 구조여서, 열에너지의 재활용 측면에서 매우 비효율적이라는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명은 실내의 초기 난방 기능이 부가된 자동차 냉온장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉온장고를 냉장고 기능과 온장고 기능으로 사용할 수 있음과 아울러 겨울철 차량 시동 초기에 냉장고 기능으로 전환함에 따른 폐열을 트렁크룸으로 버리지 않고 실내로 유입되도록 재활용함으로써 초기 난방 성능을 항상시킬 수 있도록 한 자동차의 냉온장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차의 냉온장장치는, 저장실이 구비된 냉온장고와; 일측은 실내측으로 향하는 도입덕트를 가지고, 타측은 두갈래로 분기되어 트렁크룸과 연통되게 설치되는 배출덕트와 실내측으로 향하는 재유입덕트를 가지며, 상기 도입덕트와 배출덕트 사이에 상기 냉온장고의 일측면과 접촉되게 설치되는 실내공기 이송덕트와; 전류의 흐름 방향에 따라 일측부에서 상기 저장실내의 열을 흡열할때에는 타측부에서 상기 실내공기 이송덕트내로 방열함과 아울러 일측부에서 상기 저장실내로 열을 방열할때에는 타측부에서 상기 실내공기 이송덕트내의 열을 흡열하도록 상기 냉온장고에 설치되는 열전소자 모듈과; 상기 실내공기 이동덕트측으로 실내 공기가 유동되도록 강제 송풍하는 송풍팬과; 차량 실내 온도가 설정온도 미만일때, 상기 열전소자 모듈에 전원을 공급하여 상기 실내공기 이송덕트내의 공기를 가열함과 아울러 상기 열전소자 모듈에 의해 가열된 공기를 상기 재유입덕트로 공급하여 차실내를 난방하도록 하는 초기난방수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자동차의 냉온장장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 차량 시동 초기에 재유입덕트의 토출구를 통해 토출되는 높은 온도의 공기가 실내를 순환하기 때문에 초기 난방 성능을 향상시킬 수 있고, 더 나아가 엔진의 고효율화로 인해 냉각수 온도가 전체적으로 낮아 차량 실내의 초기 난방 성능을 확보없었던 종래 문제점을 해결할 수 있게 된다.

둘째, 협소한 엔진룸내에서 공기조화장치를 구성하는 공기조화케이스가 차지하는 부피를 줄이기 위해, 공기조화케이스의 내부 구성인 히터코어의 사이즈를 축소함으로 인해 생기는 온기의 생성량이 감소되어 차량 실내의 초기 난방 성능이 감소되었던 문제점도 해결할 수 있게 된다.

셋째, 히터코어의 후방에 PTC 소자를 이용한 전열히터를 구비함으로 인해 구성 부품의 증가 및 제조 원가가 상승되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

넷째, 겨울철 시동 초기에 냉온장고를 전혀 사용하지 않았던 것을 차량 실내 온도가 정상화될때까지 냉장고 기능으로 전환함으로써 발생되는 폐열을 트렁크룸을 통해 버리지 않고 실내로 재유입하여 열에너지를 효율적으로 사용하게 되는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 자동차의 냉온장장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 냉온장장치의 구성을 차량의 측면 방향에서 바라본 상태에서 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 지시선 A-A 부의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제어 블럭도이다.

본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일측으로 개방된 저장실(110a)이 구비된 냉온장고(110)와, 커버(120)와, 실내공기 이송덕트(200)와, 열전소자 모듈(310)과, 송풍팬(700)과, 초기난방수단을 포함하여 이루어진다.

냉온장고(110)는 차량의 후석 시트(미도시)의 座(좌)부를 지지하는 플로어 패널(510)의 중앙 상부에 위치되고, 저장실(110a)은 일 실시예로 냉온장고(110)의 상부측에 형성된다.

커버(120)는 냉온장고(110)의 개방부(110b)를 개폐할 수 있도록 설치되는데, 일례로 힌지를 중심으로 하여 개방부(110b)를 열거나 닫을 수 있게 설치된다.

실내공기 이송덕트(200)는, 일측은 실내측으로 향하는 도입덕트(210)를 가지고, 타측은 두갈래로 분기되어 트렁크룸(500)과 연통되게 설치되는 배출덕트(220)와 실내측으로 향하는 재유입덕트(230)를 가지는 구성으로 이루어진다.

이 실내공기 이송덕트(200)의 외면중 도입덕트(210)와 배출덕트(220) 사이의 외면에는 냉온장고(110)의 일측면이 접촉되게 설치된다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 실내공기 이송덕트(200)의 상면에 냉온장고(110)의 하면이 설치되는 것으로 구성하였다.

그리고, 배출덕트(220)는 실내와 크렁크룸(500)을 구획하는 차체 격벽(520)을 통해 트렁크룸(500)와 연통되는 것이다.

여기서, 상기 재유입덕트(230)의 양측부에는 실내로 토출되도록 토출구(231)가 다수개 형성된다.

열전소자 모듈(310)은 후술하는 컨트롤러(900)의 제어 신호에 따라 제어되는 것으로, 전류의 흐름 방향에 따라 일측부(310a)에서 상기 저장실내의 열을 흡열할때에는 타측부(310b)에서 상기 실내공기 이송덕트(200)내로 방열함과 아울러 일측부(310a)에서 저장실(110a)내로 열을 방열할때에는 타측부(310b)에서 실내공기 이송덕트(200)내의 열을 흡열하도록 냉온장고(110)에 설치되는 바, 그 바람직하게는 냉온장고(110)의 바닥부에 설치된다.

여기서, 열전소자 모듈(310)은 통상적으로 알려진 기술이어서, 그 상세한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

송풍팬(700)은 상기 실내공기 이동덕트(200)측으로 실내 공기가 유동되도록 강제 송풍하는 역할을 하는 것으로, 후술하는 컨트롤러(900)의 제어 신호에 따라 구동되는 것인 바, 실내공기 이송덕트(200)내에 설치되어 배출덕트(220) 또는 재유입덕트(230)내로 유동되도록 실내 공기를 강제 송풍하는 역할을 하는 것으로, 본 발의 실시예에서는 통상적으로 잘 알려진 시로코팬이 적용되었다.

마지막으로, 본 발명에 의한 초기난방수단은, 절환도어(600)와, 컨트롤러(900)로 이루어진다.

절환도어(600)는, 배출덕트(220)와 재유입덕트(230)의 분기부에 회동 가능하 게 설치되어 도입덕트(210)로 유입된 실내 공기의 유동 방향을 배출덕트(220) 또는 재유입덕트(230)로 가이드하기 위한 역할을 하는 것으로, 대략 판상체로 이루어지며, 힌지를 중심으로 하여 배출덕트(220)측 통로와 재유입덕트(230)측 통로를 선택적으로 개폐하게 된다.

즉, 배출덕트(220)측 통로를 개방한 경우에는 재유입덕트(230)측 통로가 폐쇄되고, 배출덕트(220)측 통로가 폐쇄된 경우에는 재유입덕트(230)측 통로가 개방될 수 있게 되는 것이다.

여기서, 절환 도어(600)는 컨트롤러(900)의 제어 신호에 따라 구동되는 구동모터(미도시)에 의해 회동 가능하게 작동되는 것이다.

컨트롤러(900)는 겨울철 차량 시동 초기에 실내의 초기 난방 기능 모드가 되도록 제어함과 아울러 여름철에 냉온장고(110)가 냉장고 기능 모드가 되도록 제어하며, 겨울철에 냉온장고(110)가 온장고 기능 모드가 되도록 제어한다.

그리고, 컨트롤러(900)는, 겨울철 차량 시동이 온된 초기에 열전소자 모듈(300)의 일측부(310a)에서 저장실(110a)내의 열을 흡열하도록 함과 아울러 열전소자 모듈(300)의 타측부(310b)에서 실내공기 이송덕트(200)내로 방열하도록 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경 제어하고, 도입덕트(210)로 유입된 실내 공기의 유동 방향을 재유입덕트(230)로 가이드되도록 절환 도어(600)를 회동 제어하며, 송풍팬(700)이 구동되도록 제어하게 된다.

이제까지 설명한 본 발명의 구성중 도입덕트(210)와 재유입덕트(230)의 바람 직한 배치 관계를 설명하면, 도입덕트(210)는 상층에 위치되고, 재유입덕트(230)는 도입덕트(210)의 하층에 위치되되, 도입덕트(210)와 재유입덕트(230)는 냉온장고(110)의 하면과 플로어 패널(510) 사이에 위치되도록 한 구성, 즉 도입덕트(210)와 재유입덕트(230)를 상하로 적층 형성함으로써, 차량의 좌우측 후석 시트(미도시) 사이의 플로어 패널(510)의 상부에 도입덕트(210)와 재유입덕트(230)를 냉온장고(110)와 함께 배치할 수 있게 된다.

여기서, 차량의 좌우측 후석 시트(미도시) 사이는 플로어 패널(510)의 중앙이 되는 위치로써, 재유입덕트(230)의 배치 설계를 최적으로 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있다.

그러나, 재유입덕트(230)를 전술한 바와 같이 도입덕트(210)의 하층에 위치하지 않고 좌우측 후석 시트와 플로어 패널 사이로 배치할 수 있는 등 다양한 배치 구조로 설계할 수 있으나, 재유입덕트(230)를 좌우측 후석 시트의 하부측으로 배치하여 설치하게 되면 탑승자가 시트에 착석하였을 때 탑승자의 몸무게에 의해 재입유덕트(230)가 파손될 수 있기 때문에 전술한 바와 같이, 도입덕트(210)는 상층에 위치되고, 재유입덕트(230)는 도입덕트(210)의 하층에 위치되되, 도입덕트(210)와 재유입덕트(230)는 냉온장고(110)의 하면과 플로어 패널(510) 사이에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용을 초기 난방 기능 모드와 냉장고 기능 모드 및 온장고 기능 모드별로 순차적으로 설명하기로 한다.

<초기 난방 기능 모드>

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 겨울철에 시동 스위치(920)가 온되어(S1) 차량의 엔진이 가동되면, 컨트롤러(900)는 냉각수온 센서(930) 또는 실내온도 감지수단(910)에 의해 데이터를 입력받아 엔진 냉각수의 온도 또는 차량 실내 온도가 설정 온도와 비교 판단하게 된다.(S2)

상기와 같이, 스텝(S2)에서의 판단 결과 엔진 냉각수의 온도 또는 차량 실내 온도가 설정 온도 미만인 것으로 초기 난방이 필요한 상태인 것으로 판단하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉온장장치(CㆍP)를 구성하는 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서 저장실(110a)내의 열을 흡열하도록 함과 아울러 타측부(310b)에서 실내공기 이송덕트(200)내로 방열하도록 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경 제어한다.(S3)

그리고, 컨트롤러(900)는 도 4에 도시된 바와 같이, 도입덕트(210)로 유입된 실내 공기의 유동 방향을 재유입덕트(230)로 가이드되도록 미도시된 구동모터에 전류를 인가하여 본 발명의 냉온장장치(CㆍP)를 구성하는 절환 도어(600)가 회동되도록 제어한다.(S3)

다음으로, 컨트롤러(900)는 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉온장장치(CㆍP)를 구성하는 송풍팬(700)이 구동되도록 제어한다.(S3)

이렇게 되면, 차량 시동 초기에 실내에서 도입덕트(210)내로 유입된 차가운 공기는 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 방열되는 열과 열교환되어 온도가 상승된 후, 절환 도어(600)에 의해 방향이 전환되어 송풍팬(700)의 송풍작용으로 인해 배출덕트(220)로 유동되지 않고 재유입덕트(230)로 유동된다.

이후, 재유입덕트(230)내로 유입된 온기는 토출구(231)를 통해 다시 실내로 토출됨으로써, 차량 시동 초기에 실내의 초기 난방 성능을 상승시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 컨트롤러(900)는 차량 시동이 온된 시점부터 상기 실내온도 감지수단(910)에 의해 감지된 차량 실내 온도가 일정치 도달할때까지 작동되도록 한다. 즉, 실내온도 감지수단(910)에 의해 감지된 실내 온도가 일정치에 도달하게 되면 컨트롤러(900)는 더 이상 초기 난방 모드가 필요하지 않은 것으로 판단하여 열전소자 모듈(310)과 송풍팬(700)의 구동을 위한 전류의 공급을 중단하게 된다.

이때, 차량 시동 초기에는 차량에 기본적으로 마련되어 있는 공기조화장치(도 1 참조)를 구성하는 온도조절도어(15)를 히터코어(12) 상부쪽 공기조화케이스(10)의 내부 유로(14)쪽을 폐쇄하도록 하여 증발기(11)를 거친 공기가 모두 히터코어(12)를 거쳐 벤트들(20,21,22)중 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 난방을 수행할 수 있으나, 차량 시동 초기에는 엔진을 순환하는 냉각수의 온도가 고온으로 상승된 상태가 아니기 때문에 히터코어(12)를 통과하여 열교환 공기는 재유입덕트(230)의 토출구(231)를 통해 토출되는 공기의 온도보다 낮게 된다.

따라서, 차량 시동 초기에 재유입덕트(230)의 토출구(231)를 통해 토출되는 높은 온도의 공기가 실내를 순환하기 때문에 초기 난방 성능을 향상시킬 수 있고, 더 나아가 엔진의 고효율화로 인해 냉각수 온도가 전체적으로 낮아 차량 실내의 초 기 난방 성능을 확보없었던 종래 문제점을 해결할 수 있게 된다.

그리고, 협소한 엔진룸내에서 공기조화장치를 구성하는 공기조화케이스가 차지하는 부피를 줄이기 위해, 공기조화케이스의 내부 구성인 히터코어의 사이즈를 축소함으로 인해 생기는 온기의 생성량이 감소되어 차량 실내의 초기 난방 성능이 감소되었던 문제점도 해결할 수 있게 된다.

그리고, 히터코어(12)의 후방에 PTC(Positive Thermistor Coefficient) 소자를 이용한 전열히터를 구비함으로 인해 인해 구성 부품의 증가 및 제조 원가가 상승되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

그리고, 겨울철 시동 초기에 냉온장고를 전혀 사용하지 않았던 것을 차량 실내 온도가 정상화될때까지 냉장고 기능으로 전환함으로써 발생되는 폐열을 트렁크룸을 통해 버리지 않고 실내로 재유입하여 열에너지를 효율적으로 사용하게 되는 잇점이 있다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같이, 겨울철 차량 시동 초기에 실내 온도를 상승시키기 위해서, 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝(S2)을 수행한 다음 스텝(S3)를 진행하기 전에, 도 4에 도시된 제어패널(950)에 구비된 온도 설정 스위치(951)를 난방 모드중 최대난방위치 또는 그에 인접한 영역으로 전환시키게 된다. 따라서, 컨트롤러(900)는 현재 난방 기동 모드 상태인지를 판단하게 된다.(S2-1)

이때, 온도 설정 스위치(951)가 난방 기동 모드로 전환되면, 공기조화장치(도 1참조)를 구성하는 온도조절도어(15)가 히터코어(12) 상부쪽 공기조화케이 스(10)의 내부 유로(14)쪽을 폐쇄하게 되며, 이로인해 증발기(11)를 거친 공기 대부분이 히터코어(12)를 거쳐 벤트들(20,21,22)중 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출되는 상태가 된다.

여기서, 온도 설정 스위치(951)를 난방 모드로 전환시키는 것은 운전자의 수동 조작에 의해 전환될 수 있고, 컨트롤러(900)의 제어 신호에 따라 구동 모터등의 구동력을 전달받아 자동으로 전환될 수 있다.

따라서, 컨트롤러(900)는 엔진 시동 초기에 온도 설정 스위치(951)가 난방 모드로 전환된 것으로 판단되면, 실내의 난방 성능을 향상시키기 위해 스텝(S3)를 수행한다.

<냉장고 기능 모드 및 온장고 기능 모드>

본 발명의 대한 작용으로 냉온장 모드를 설명하면 다음과 같다.

냉온장 모드는 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향에 따라 냉온장고(110)를 냉장고 또는 온장고 기능으로 사용할 수 있다.

좀더 상세하게는, 날씨가 더운 여름철에는 주로 냉온장고(110)를 냉장고 기능으로 사용하게 된다. 즉, 열전소자 모듈(310)의 일측부에서 저장실(110)내의 열을 흡열하도록 함과 아울러 타측부(310b)에서 실내공기 이송덕트(200)내로 방열하도록, 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경시킨 후, 송풍팬(700)을 작동시킨다.

이렇게 되면, 냉온장고(110)내의 저장실(110a)의 공기는 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서 열을 빼앗겨 점차적으로 저온 상태가 되며, 그 결과 저장 실(110a)의 내부는 냉장고 역할을 하게 되어, 저장실(110a)내에 저장된 음료수병 등의 물품(P)은 항상 저온 상태를 유지하게 된다.

이때, 송풍팬(700)은 작동되고 있는 상태이기 때문에, 차량 실내의 공기가 송풍팬(700)의 강제 흡입력에 의해 도입덕트(210)를 통해 유입된 다음, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310a)와 열교환된 후, 화살표 C방향으로 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기되는 것이다.

여기서, 실내 공기의 온도는 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 방열되는 온도보다 낮기 때문에, 실내공기 이송덕트(200)중 도입덕트(210)의 내부를 통과하는 실내 공기는 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 방열되는 열과 열교환이 이루어지게 된다.

따라서, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 방열 작용이 보다 잘 이루어지게 되며, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 방열 성능이 향상되는 만큼 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)의 흡열 성능도 향상되어 저장실(110a)내의 온도를 항상 저온 상태를 유지할 수 있다.

그 결과, 본 발명은 여름철 냉장 기능으로 사용할 경우에 열전소자 모듈(310)의 작동 성능을 최대한 활용할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 여름철에 저장실(110a)을 냉장고 기능으로 사용하고자 할 경우에, 차량에 기본적으로 마련되어 있는 에어컨이 가동되고 있는 상태에서도 냉장 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 차량에 기본적으로 마련된 에어컨이 가동되고 있는 상태에서 실내의 공기 온도가 저온이기 때문에, 이 저온의 공기는 실내공기 이송덕트(200)의 도입덕트(210)를 통해 공급되면서, 열전소자 모듈(310(의 타측부(310b)에서 방열되는 열과 열교환되어, 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서의 흡열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이로 인해, 본 발명은 에어컨이 가동되고 있지 않을 때의 실내 공기를 이용하는 것보다 에어컨이 가동되고 있는 상태에서의 실내 공기를 이용하는 경우에서 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서의 흡열 성능을 더욱 향상시켜 저장실(110a)내의 온도를 항상 저온 상태로 유지할 수 있게 된다.

한편, 송풍팬(700)의 구동에 의해 강제 이송되는 공기는 절환 도어(600)에 도달한 후, 이 절환 도어(600)의 절환 방향에 따라 배출덕트(220) 또는 재유입덕트(230)중 어느 하나로 분기되어 유동된다.

본 발명에는 냉온장장치를 사용할 경우, 즉, 냉온장고(110)를 냉장 기능으로 사용할 경우에 공기가 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배출되도록 절환 도어(600)를 절환시켜 재유입덕트(230)의 입구를 막도록 한다.

이렇게 함으로써, 송풍팬(700)에 의해 실내 공기를 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기시켜 실내 환기 효과를 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명은 열전소자 모듈(310)과 열교환되어 온도가 상승된 폐열을 실내로 재유입시키지 않고 트렁크룸측으로 배출하여 차량에 기본적으로 마련되어 있는 에어컨의 가동시 실내의 냉방 효율이 저하되지 않도록 할 수 있게 된다. 그 이유는 에어컨이 가동되고 있는 상태에서 실내 공기를 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기하게 되면, 실내의 냉기를 차량 외부로 배출한다는 측면에서 실내의 냉방 효율이 저하된다고 볼 수 있으나, 냉온장고(110)를 냉장고 기능으로 사용하는 동안에는 열전소자 모듈(310)과 열교환된 실내 공기는 더 이상 냉기 상태가 아닌 온도가 상승된 폐열 상태가 되는 관계로 이 폐열을 실내로 재유입시키지 않고 버리는 것이 냉방 상태를 현상태로 유지하여 냉방 효율이 저하되지 않게 할 수 있다.

이제까지는 본 발명의 냉온장고(110)를 냉장 기능으로 사용할때의 작용을 설명하였으나, 날씨가 추운 겨울철에는 냉온장고(110)를 온장고 기능으로 사용할 수 있다.

즉, 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서 방열 작용이 일어나도록 함과 아울러 타측부(310b)에서 흡열 작용이 일어나도록, 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경시킨 후, 송풍팬(700)을 작동시킨다.

이렇게 되면, 냉온장고(110)내의 저장실(110a)의 공기는 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서 방열되는 열에 의해 점차적으로 고온 상태가 되며, 그 결과 저장실(110a)의 내부는 온장고 역할을 하게 되어, 저장실(110a)내에 저장된 음료수병 등의 물품(P)은 항상 따뜻한 상태를 유지할 수 있게 된다.

이때, 송풍팬(700)이 작동되고 있는 상태이기 때문에, 차량 실내의 공기가 송풍팬(600)의 강제 흡입력에 의해 도입덕트(210)를 통해 유입된 다음, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)와 열교환된 후, 화살표 C 방향으로 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기되는 것이다.

여기서, 실내 공기의 온도는 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 흡열되는 온도보다 높기 때문에, 실내공기 이송덕트(200)의 내부를 통과하는 실내 공기는 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 흡열되는 열과 열교환이 이루어지게 된다.

따라서, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 흡열 작용이 보다 잘 이루어지게 되어, 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 흡열 성능이 향상되는 만큼 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)의 방열 성능도 향상되어 저장실(110a)내의 온도를 항상 고온 상태로 유지할 수 있다.

그 결과, 본 발명은 겨울철 온장 기능으로 사용할 경우에 열전소자 모듈(310)의 작동 성능을 최대한 활용할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 겨울철에 저장실(110a)을 온장고 기능으로 사용하고자 할 경우에, 차량에 기본적으로 마련되어 있는 히터가 가동되고 있는 상태에서도 온장 성능을 향상시킬 수 있다는 것이다.

즉, 실내 공기를 도입하는 과정에서 차량에 기본적으로 마련되어 있는 히터가 가동되고 있는 상태에서는 실내의 공기 온도가 높은 온도이기 때문에, 이 높은 온도의 공기는 실내공기 이송덕트(200)의 도입덕트(210)를 통해 공급되면서 열전소자 모듈(310)의 타측부(310b)에서 흡열되며, 그 결과 열전소자 모듈(310)의 일측 부(310a)에서의 방열 성능을 더욱 향상시켜 저장실(110a)내의 온도를 항상 고온 상태로 유지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 히터가 가동되고 있지 않을 때의 실내 공기를 이용하는 경우보다 히터가 가동되고 있는 상태에서의 실내 공기를 이용하는 경우에서 열전소자 모듈(310)의 일측부(310a)에서의 방열 성능을 더욱 향상시켜 저장실(110a)내의 온도를 항상 고온 상태로 유지할 수 있다.

한편, 송풍팬(700)의 구동에 의해 강제 이송되는 공기는 절환 도어(600)에 도달한 후, 이 절환 도어(600)의 절환 방향에 따라 배출덕트(220) 또는 재유입덕트(230)중 어느 하나로 분기되어 유동된다.

본 발명에는 냉온장장치를 사용할 경우, 즉, 냉온장고(110)를 온장 기능으로 사용할 경우에 공기가 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배출되도록 절환 도어(600)를 절환시켜 재유입덕트(230)의 입구를 막도록 한다.

이렇게 함으로써, 송풍팬(700)에 의해 실내 공기를 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기시켜 실내 환기 효과를 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명은 열전소자 모듈(310)과 열교환되어 온도가 하강된 폐열을 실내로 재유입시키지 않고 트렁크룸측으로 배출하여 차량에 기본적으로 마련되어 있는 히터의 가동시 실내의 난방 효율이 저하되지 않도록 할 수 있게 된다. 그 이유는 히터가 가동되고 있는 상태에서 실내 공기를 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배기하게 되면, 실내의 온기를 차량 외부로 배출한다는 측면에서 실내 의 난방 효율이 저하된다고 볼 수 있으나, 냉온장고(110)를 온장고 기능으로 사용하는 동안에는 열전소자 모듈(310)과 열교환된 실내 공기는 더 이상 온기 상태가 아닌 온도가 하강된 폐열 상태가 되는 관계로 이 폐열을 실내로 재유입시키지 않고 버리는 것이 난방 상태를 현상태로 유지하여 난방 효율이 저하되지 않게 할 수 있다.

이제까지는 본 발명의 작용중 냉온장장치를 가동하는 경우를 설명하였으나, 냉온장장치를 사용하지 않을 경우에는 절환 도어(600)를 절환 작동시켜 실내측에서 유입되어 냉온장장치, 즉 열전소자 모듈(310)을 통과한 공기는 다시 실내로 재유입되도록 하여 실내의 냉방 효율 또는 난방 효율이 저하되지 않도록 할 수 있다.

즉, 냉온장장치를 사용하지 않을 경우, 즉, 공기가 화살표 D 방향으로 재유입덕트(230)를 통해 다시 실내로 유입되도록 절환 도어(600)를 절환시켜 배출덕트(220)의 입구를 막도록 한다.

이렇게 되면, 여름철에 에어컨을 가동하고 있는 상태이고, 냉장 모드가 가동되지 않는 상태에서, 실내의 차가운 저온 공기를 다시 실내로 재유입되도록 하여, 실내의 냉방 효율이 저하되지 않도록 할 수 있다.

한편, 본 발명은 냉온장장치를 사용하지 않을 경우, 실내 환기를 요할 경우에는 배출덕트(220)를 통해 트렁크룸(500)으로 배출되도록 절환 도어(600)를 절환시켜 재유입덕트(230)의 입구를 막도록 할 수 있음은 물론이다.

그리고, 본 발명은 이제까지 설명한 실시예중 재유입덕트(230) 대신에 도입덕트(210)의 타측에 실내토출구만을 형성할 수도 있다.

도 1은 일반적인 자동차의 공기조화장치의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 냉온장장치의 구성을 차량의 측면 방향에서 바라본 상태에서 도시한 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 지시선 A-A 부의 단면도.

도 4는 본 발명의 제어 블럭도.

도 5는 본 발명에 의한 냉온장장치의 제어 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 냉온장고 110a : 저장실

120 : 커버 200 : 실내공기 이송덕트

210 : 도입덕트 211 : 유로 분리 격벽

220 : 배출덕트 230 : 재유입덕트

310 : 열전소자 모듈 510 : 플로어 패널

600 : 절환도어 700 : 송풍팬

900: 컨트롤러

Claims (3)

1. 저장실(110a)이 구비된 냉온장고(110)와;

   일측은 실내측으로 향하는 도입덕트(210)를 가지고, 타측은 두갈래로 분기되어 트렁크룸(500)과 연통되게 설치되는 배출덕트(220)와 실내측으로 향하는 재유입덕트(230)를 가지며, 상기 도입덕트(210)와 배출덕트(220) 사이에 상기 냉온장고(110)의 일측면과 접촉되게 설치되는 실내공기 이송덕트(200)와;

   전류의 흐름 방향에 따라 일측부(310a)에서 상기 저장실내의 열을 흡열할때에는 타측부(310b)에서 상기 실내공기 이송덕트(200)내로 방열함과 아울러 일측부(310a)에서 상기 저장실(110a)내로 열을 방열할때에는 타측부(310b)에서 상기 실내공기 이송덕트(200)내의 열을 흡열하도록 상기 냉온장고(110)에 설치되는 열전소자 모듈(310)과;

   상기 실내공기 이동덕트(200)측으로 실내 공기가 유동되도록 강제 송풍하는 송풍팬(700)과;

   차량 실내 온도가 설정온도 미만일때, 상기 열전소자 모듈(310)에 전원을 공급하여 상기 실내공기 이송덕트(200)내의 공기를 가열함과 아울러 상기 열전소자 모듈(310)에 의해 가열된 공기를 상기 재유입덕트(230)로 공급하여 차실내를 난방하도록 하는 초기난방수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉온장장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 초기난방수단은,

   상기 배출덕트(220)와 재유입덕트(230)의 분기부에 회동 가능하게 설치되어 상기 도입덕트(210)로 유입된 실내 공기의 유동 방향을 배출덕트(220) 또는 재유입덕트(230)로 가이드하는 절환 도어(600)와;

   겨울철 차량 시동이 온된 초기에 상기 일측부(310a)에서 상기 저장실(110a)내의 열을 흡열하도록 함과 아울러 상기 타측부(310b)에서 상기 실내공기 이송덕트(200)내로 방열하도록 상기 열전소자 모듈(310)에 인가되는 전류 흐름 방향을 변경 제어하고, 상기 도입덕트(210)로 유입된 실내 공기의 유동 방향을 상기 재유입덕트(230)로 가이드되도록 상기 절환 도어(600)를 회동 제어하며, 상기 송풍팬(700)이 구동되도록 제어하는 컨트롤러(900)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 냉온장장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   차량의 실내 온도를 감지하는 실내온도 감지수단(910)을 더 포함하며,

   상기 컨트롤러(900)는 차량 시동이 온된 시점부터 상기 실내온도 감지수단(910)에 의해 감지된 차량 실내 온도가 일정치 도달할때까지 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉온장장치.

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