KR101642495B1 - Air conditioning system for vehicle using vortex tube - Google Patents

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박성영
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Abstract

본 발명은 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 볼텍스 튜브(Vortex Tube)에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해서는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야함으로 인해 전체적인 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 그러한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 실내온도 조절을 위한 공조시스템을 구현할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템이 제공된다. The present invention relates to a vortex tube configured to separate compressed air into high temperature air and low temperature air and output the compressed air. According to the present invention, in order to meet the greenhouse gas regulation standard, A vortex tube for a vehicle air conditioning system adapted to be applied to a vehicle air conditioning system and a method of manufacturing such a vortex tube for a vehicle air conditioning system adapted to be applied to a vehicle air conditioning system in order to solve the problems of the prior art vehicle air conditioning systems, There is provided a vehicle air conditioning system using a vortex tube, which is configured to realize an air conditioning system for adjusting a room temperature of a vehicle with a simple configuration and a low cost without requiring any additional power or refrigerant.

Description

볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템{Air conditioning system for vehicle using vortex tube} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air conditioning system using a vortex tube,

본 발명은 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 볼텍스 튜브(Vortex Tube)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 특히, 연료전지 차량(fuel cell vehicle ; FCV)과 같은 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 종래의 볼텍스 튜브를 새롭게 설계하여 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex tube configured to separate compressed air into high temperature air and low temperature air and output the same, and more particularly, to a fuel cell vehicle (FCV), which is constructed by newly designing a conventional vortex tube so as to be suitable for use in an automotive air conditioning system.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 설계된 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 차량의 실내온도 조절을 위한 기존의 공조시스템을 대체할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것이다.
In addition, the present invention provides a vortex tube for a vehicle air conditioning system designed to be applied to a vehicle air conditioning system as described above, To a vehicle air conditioning system using a tube.

일반적으로, 볼텍스 튜브(Vortex Tube)는, 전기나 별도의 동력이 필요없이 공급되는 압축공기(compressed air)의 흐름을 뜨거운 공기와 차가운 공기로 분리하여 출력하는 장치로서, 산업 현장이나 실험실 등에서 국부적인 냉각을 위해 많이 사용되고 있다.
Generally, a vortex tube is a device that outputs compressed air, which is supplied without electricity or power, separated into hot air and cold air, It is widely used for cooling.

즉, 볼텍스 튜브는, 구성이 비교적 간단하여 고장이 적고, 전기와 같은 별도의 동력이 필요 없으며, 냉매로서 프레온(Freon) 등과 화학 물질도 불필요하여 압축공기만 공급하여 주면 가열과 냉각을 동시에 행할 수 있는 장점으로 인해, 최근, 다양한 분야에서 많이 사용되고 있다.
In other words, the vortex tube is relatively simple in construction, has fewer faults, requires no separate power such as electricity, and does not require any chemicals such as Freon as a refrigerant. Due to its advantages, it has been widely used in various fields recently.

또한, 이러한 볼텍스 튜브에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-0880276호에 제시된 바와 같은 "볼텍스 튜브"가 있다.
Also, as an example of the prior art relating to such a vortex tube, there is a "vortex tube" as disclosed in Korean Patent No. 10-0880276, for example.

더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0880276호에 제시된 볼텍스 튜브는, 외부 압축공기 주입을 위한 압축공기 주입구, 압축공기 주입구 내측으로 형성된 압축공기 순환부, 압축공기 순환부 일측으로 형성된 발생기 삽입공으로 구성되는 메인하우징과, 메인하우징의 압축공기 순환부에 삽입되며 볼텍스하우징과 볼텍스부재로 구성되는 볼텍스발생기와, 볼텍스발생기 타측에 결합되는 방열바디 및 볼텍스부재와 방열바디 사이에 개재되어 회전기류가 형성되도록 다수의 방사형홈이 형성된 원판을 포함하여 구성되고, 메인하우징과 볼텍스하우징을 이격시키는 시트 및 시트와 접촉되는 볼텍스 하우징의 만곡면(彎曲面)에 의해 코안다 효과(coanda effect)가 발생하여 압축공기 주입구를 통한 공기가 방열바디로 배출될 수 있도록 형성됨으로써, 방열바디에 대한 강제 냉각효과(공랭)를 통해 볼텍스 튜브의 냉각효율을 높이고, 그로 인해 볼텍스 튜브 내측을 순환하는 고온기류의 냉각이 가능해짐에 따라 별도의 열기 배출부가 없이도 냉기의 배출이 가능해지는 볼텍스 튜브의 구조에 관한 것이다.
More specifically, the vortex tube disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 10-0880276 includes a compressed air inlet for injecting external compressed air, a compressed air circulation portion formed inside the compressed air inlet, a generator insertion portion formed at one side of the compressed air circulation portion A vortex generator inserted in the compressed air circulation part of the main housing and composed of a vortex housing and a vortex member; a heat radiating body coupled to the other side of the vortex generator; and a rotating air current interposed between the vortex member and the radiating body, A coanda effect is generated by the curved surface of the vortex housing contacting the seat and the seat separating the main housing from the vortex housing, The air through the compressed air inlet can be discharged to the heat radiating body, The structure of a vortex tube that enables cooling of a vortex tube through a forced cooling effect (air cooling), thereby enabling the cooling of a hot air circulating inside the vortex tube, .

아울러, 상기한 바와 같은 볼텍스 튜브에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-0893584호에 제시된 바와 같은 "볼텍스 튜브를 이용한 냉온수 공급시스템" 및 한국 등록특허 제10-1078496호에 제시된 바와 같은 "프로브카드 쿨링 시스템"이 있다. In addition, another example of the prior art related to the above-mentioned vortex tube is disclosed in Korean Patent No. 10-0893584 entitled " Hot and hot water supply system using a vortex tube "and Korean Patent No. 10-1078496 There is a "probe card cooling system" as shown in

더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0893584호에 제시된 볼텍스 튜브를 이용한 냉온수 공급시스템은, 메인 온수탱크와 메인 냉수탱크에 연결되며 유체 투입구를 통해 튜브 내부로 공급되는 유체의 볼텍스 형성에 의한 자발적인 열분리로 온수와 냉수를 분리하여 온수탱크와 냉수탱크에 각각 온수와 냉수를 공급하는 볼텍스 튜브와, 볼텍스 튜브의 온수 출구와 온수 탱크 및 냉수 출구와 냉수 텡크 사이에 각각 연결되며 볼텍스 튜브로부터 메인 온수탱크와 메인 냉수탱크 각각으로 공급되는 유량을 조절하는 볼텍스 튜브 온수 밸브 및 냉수 밸브와, 볼텍스 튜브의 유체 투입구에 연결되어 그 유체 투입구를 통해 볼텍스 튜브의 고속 회전실로 압축된 상온수를 공급하는 메인 물펌프와, 각 밸브의 개폐량 조절, 펌프의 구동 및 볼텍스 튜브의 온도와 유량을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하여, 내부에 구동원이 없이도 냉온수를 적절하게 분리하여 공급할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 냉온수 공급시스템에 관한 것이다.
More specifically, the hot / hot water supply system using the vortex tube shown in the above-mentioned Japanese Patent No. 10-0893584 has a structure in which the vortex is connected to the main hot water tank and the main cold water tank, A vortex tube for supplying hot water and cold water to the hot water tank and the cold water tank, respectively, by separating the hot water and the cold water by voluntary heat separation, and a vortex tube connected between the hot water outlet of the vortex tube and the hot water tank, A main water tank for supplying hot and cold water compressed by a high-speed rotary chamber of the vortex tube, which is connected to a fluid inlet of the vortex tube and is connected to the fluid inlet of the vortex tube, for controlling the flow rate of the water supplied to the hot water tank and the main cold water tank, Pump, the opening and closing amount control of each valve, the driving of the pump, and the temperature and flow rate of the vortex tube Temperature water supply system using a vortex tube configured to suitably separate and supply cold / hot water without a driving source therein.

또한, 등록특허 제10-1078496호에 제시된 프로브카드 쿨링 시스템은, 테스트헤드와, 테스트헤드의 하부면에 설치되는 프로브헤드와, 프로브헤드의 하부면에 설치되는 프로브카드와, 상부면에 웨이퍼를 안착시키고 웨이퍼가 프로브카드에 프로빙될 수 있도록 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼스테이지를 포함하는 프로브스테이션과, 프로브스테이션과 접속되어 프로브헤드에 테스트 신호를 송출하는 테스터와, 프로브카드의 열변형 방지를 위하여 프로브카드에 냉각 공기를 분사하는 프로브카드 냉각수단을 포함하여, 냉각 공기의 분사를 볼텍스튜브에 공급되는 압축공기로 구현하여 배관이 간편함과 동시에 분사되는 냉각 공기에 대한 제어를 용이하게 수행할 수 있으며, 프레온(Freon) 등과 같은 냉매(Coolant) 및 전기를 사용하지 않고 압축 공기만으로 공기를 냉각시켜 분사하도록 구성됨으로써 효율적이고 환경 친화적인 프로브카드 쿨링 시스템에 관한 것이다.
In addition, the probe card cooling system disclosed in Japanese Patent No. 10-1078496 includes a test head, a probe head provided on the lower surface of the test head, a probe card provided on the lower surface of the probe head, A probe station connected to the probe station for transmitting a test signal to the probe head, and a probe card connected to the probe station for transmitting the test signal to the probe card. In order to prevent thermal deformation of the probe card, And a probe card cooling means for spraying cooling air to the vortex tube. By implementing the injection of the cooling air into the compressed air supplied to the vortex tube, the piping can be simplified and the cooling air to be sprayed can be easily controlled. (Freon), etc., and the compressed air alone without using electricity. Cooling and spraying the probe card to an efficient and environmentally friendly probe card cooling system.

더욱이, 상기한 바와 같은 볼텍스 튜브에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허 제10-2012-0131403호에 제시된 바와 같은 "볼텍스 튜브를 이용한 공조시스템"이 있다.
Further, another example of the prior art relating to a vortex tube as described above is "air conditioning system using vortex tube" as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0131403, for example.

더 상세하게는, 상기한 공개특허 제10-2012-0131403호에 제시된 볼텍스 튜브를 이용한 공조시스템은, 압축공기를 공급하는 공기압축기, 공기압축기로부터 공급되는 압축공기를 저온의 공기와 고온의 공기로 분리하여 저온의 공기는 저온공기 유출구로 유출하고 고온의 공기는 고온공기 유출구로 각각 유출하는 볼텍스 튜브, 저온공기 유출구와 연결되어 저온공기를 공급받고 저온공기를 열교환매체로 하여 제1공조공간으로 저온공조공기를 보내는 제1열교환기 및 고온공기 유출구와 연결되어 고온공기를 공급받고 고온공기를 열교환매체로 하여 제2공조공간으로 고온공조공기를 보내는 제2열교환기를 포함하여, 경제적이며 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 볼텍스 튜브를 이용한 공조시스템에 관한 것이다.
More specifically, the air conditioning system using the vortex tube disclosed in the above-mentioned Patent Publication No. 10-2012-0131403 includes an air compressor for supplying compressed air, compressed air supplied from an air compressor, The low-temperature air flows out to the low-temperature air outlet. The high-temperature air flows into the high-temperature air outlet. The vortex tube is connected to the low-temperature air outlet. The low-temperature air is supplied to the first air- And a second heat exchanger connected to the first heat exchanger for sending the air conditioning air and the second heat exchanger for receiving the high temperature air and the high temperature air to the second air conditioning space using the hot air as the heat exchange medium, The present invention relates to an air conditioning system using a vortex tube.

상기한 바와 같이, 볼텍스 튜브는, 별도의 동력이나 냉매 등이 필요 없이 간단한 구성으로 냉난방을 동시에 수행할 수 있는 장점으로 인해, 최근 다양한 분야에서 냉각시스템이나 냉난방 및 공조시스템 등으로 많이 사용되고 있다.
As described above, the vortex tube has been widely used in cooling systems, air-conditioning and air-conditioning systems in various fields in recent years because it is capable of simultaneously performing cooling and heating with a simple configuration without requiring any additional power or refrigerant.

여기서, 냉난방 및 공조시스템의 측면에 있어서, 자동차 분야를 고려하면 차량 내에도 에어컨과 히터와 같은 공조시스템이 필수적으로 설치되고 있고, 따라서 이러한 차량의 공조시스템에 상기한 바와 같은 볼텍스 튜브를 적용하면 많은 장점을 기대할 수 있을 것으로 예상된다.
In view of the automotive field, the air conditioning and the air conditioning system such as the heater are essentially installed in the vehicle in the aspect of the cooling / heating and air conditioning system. Therefore, when the above-mentioned vortex tube is applied to the air conditioning system of such a vehicle, It is expected that the benefits will be expected.

즉, 자동차 분야에 있어서, 최근 환경오염 및 지구 온난화에 따른 문제가 대두되면서 전세계적으로 배기가스나 이산화탄소 배출량 등과 같은 규제가 점차 강화되고 있고, 또한, 석유자원 고갈의 우려가 점차 커짐에 따라 기존의 가솔린이나 디젤 차량을 대체할 수 있는 친환경적인 차량의 개발이 요구되고 있으며, 이를 위해, 기존의 가솔린이나 디젤 엔진 차량을 대체할 친환경적인 미래형 차량으로서, 이른바 연료전지 차량(Fuel Cell Vehicle ; FCV)이 주목받고 있다.
That is, in the field of automobiles, recently, as a result of environmental pollution and global warming problems, regulations such as exhaust gas and carbon dioxide emission are gradually increasing, and as concerns of depletion of petroleum resources are increasing, The development of environmentally friendly vehicles that can replace gasoline or diesel vehicles is required. To this end, a so-called Fuel Cell Vehicle (FCV), which is an environmentally friendly future vehicle to replace existing gasoline or diesel engine vehicles, It is attracting attention.

더 상세하게는, 최근에는, 각 국가에서 온실가스 배출량을 산정할 때, 이산화탄소를 기준으로 각 가스별 기여 정도를 명시한 지구온난화 지수(Global Warming Potentials ; GWP)를 고려하여 이산화탄소 배출량을 산정하고 있다.
More specifically, in recent years, when estimating GHG emissions in each country, CO2 emissions are calculated by taking into consideration Global Warming Potentials (GWP), which specifies the degree of contribution of each gas based on carbon dioxide.

또한, 유럽연합(EU)에서는, 2011년부터 모든 신규개발 승용차에 GWP가 150을 초과하는 냉매를 사용하지 못하도록 규제하였으며, 2017년부터는 모든 신규등록차량에까지 사용을 금지하였고, 아울러, 미국 환경청(EPA)에서도, 이산화탄소 배출규제 크레딧시스템(Tailpipe CO2 emissions credit system)을 제정하여 EU와 동일한 시기에 신냉매를 적용하도록 권장하고 있다.
In addition, the European Union (EU) has prohibited the use of refrigerants with a GWP greater than 150 for all newly developed passenger cars since 2011, prohibited the use of all new registered vehicles from 2017, ) Has also established a Tailpipe CO2 emissions credit system that encourages new refrigerants to be applied at the same time as the EU.

이에, 이러한 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해, 자동차 제조업체들에서는, 기존의 프레온 가스와 같은 냉매 대신 대체제로서, 예를 들면, HFO-1234YF나 R-1234YF 냉매와 같은 대체냉매를 사용하고 있다.
To meet these greenhouse gas regulatory standards, automobile manufacturers are using alternative refrigerants such as HFO-1234YF or R-1234YF refrigerant as an alternative to conventional refrigerants such as Freon gas.

그러나 상기한 바와 같은 HFO-1234YF나 R-1234YF 냉매와 같은 대체 냉매는 기존의 프레온 등에 비해 가격이 상대적으로 고가인 단점이 있어 대체냉매의 상용화가 어려운 문제가 있으며, 이는, 결과적으로 차량의 가격을 더욱 높이게 되어 연료전지 차량의 상용화를 더욱 어렵게 하는 요인이 된다.
However, alternative refrigerants such as HFO-1234YF and R-1234YF refrigerants as described above have a disadvantage in that they are relatively expensive in price compared to conventional Freon, which makes it difficult to commercialize alternative refrigerants. As a result, And this makes the fuel cell vehicle more difficult to commercialize.

여기서, 기존의 차량용 공조시스템에 상기한 바와 같은 볼텍스 튜브를 적용한다면, 고가의 대체냉매를 사용하지 않고도 공조시스템의 구현이 가능할 것으로 기대된다.
Here, if the above-mentioned vortex tube is applied to the existing automotive air conditioning system, it is expected that the air conditioning system can be implemented without using an expensive alternative refrigerant.

즉, 상기한 바와 같이, 환경오염 및 지구 온난화에 따른 문제를 해소하기 위해 최근 전세계적으로 널리 확대되고 있는 온실가스 규제 기준을 맞추기 위하여는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야 하나, 그로 인해 공조시스템의 비용이 증가하여 전체적인 차량의 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결하기 위해서는, 볼텍스 튜브를 이용하여 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량용 공조시스템을 구현할 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
That is, as described above, in order to solve the problems caused by environmental pollution and global warming, it is necessary to use an expensive alternative refrigerant instead of the conventional refrigerant in order to meet the greenhouse gas regulation standard which is widely spread worldwide in recent years, In order to solve the problem of the prior art vehicle air conditioning systems in which the cost of the system is increased to increase the overall manufacturing cost of the vehicle, it is necessary to use a vortex tube to provide a simple configuration without requiring any additional power or refrigerant, However, there is no apparatus or method that satisfies all of those requirements yet.

[선행기술문헌] [Prior Art Literature]

1. 한국 등록특허공보 제10-0880276호 (2009.01.23.) 1. Korean Patent Registration No. 10-0880276 (Jan. 23, 2009)

2. 한국 등록특허공보 제10-0893584호 (2009.04.08.) 2. Korean Patent Registration No. 10-0893584 (Apr. 4, 2009)

3. 한국 등록특허공보 제10-1078496호 (2011.10.25.) 3. Korean Patent Registration No. 10-1078496 (October 25, 2011)

4. 한국 공개특허공보 제10-2012-0131403호 (2012.12.05.)
4. Korean Patent Publication No. 10-2012-0131403 (2012.12.05.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해서는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야함으로 인해 전체적인 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 동시에, 차량의 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and to provide a method and apparatus for regulating a greenhouse gas by using an alternative refrigerant instead of a conventional refrigerant, In order to solve the problems of the conventional air conditioning systems for automobiles, the system is configured to separate compressed air into high-temperature air and low-temperature air and output the compressed air, and is configured to be suitable for application to a vehicle air conditioning system And to provide a vortex tube for an air conditioning system for a vehicle.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 차량용 공조시스템에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 실내온도 조절을 위한 기존의 공조시스템을 대체할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템을 제공하고자 하는 것이다.
It is a further object of the present invention to provide a vehicle air conditioning system for a vehicle air conditioning system which is adapted to a vehicle air conditioning system as described above and which uses a vortex tube for simple construction without requiring any additional power or refrigerant, The present invention is to provide a vehicle air conditioning system using a vortex tube configured to replace an existing air conditioning system for controlling a vehicle.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 별도의 동력 및 냉매가 필요 없이 구동되는 차량용 공조시스템을 구현하기 위하여, 상기 차량용 공조시스템에 적용하기 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(Vortex Tube)에 있어서, 외부로부터 입력되는 압축공기(compressed air)에 볼텍스를 발생시키는 것에 의해 상기 압축공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하고, 분리된 상기 저온의 공기가 출력되는 볼텍스 발생기(Vortex Generator); 일단 측이 상기 볼텍스 발생기에 결합되어 상기 볼텍스 발생기에 의해 발생된 상기 고온의 공기를 전달하기 위한 튜브(Tube); 및 상기 볼텍스 발생기에 의해 생성되고 상기 튜브를 통하여 전달된 상기 고온의 공기의 출력을 조절하기 위해 상기 튜브의 타단 측에 결합되는 유량조절 밸브(Throttle Valve)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브가 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a vehicular air conditioning system in which a separate power and refrigerant are not required, so that a vehicular air conditioning system adapted to be applied to the vehicle air conditioning system, In a tube (Vortex Tube), a compressed air is separated into high-temperature air and low-temperature air by generating a vortex in compressed air input from the outside, Vortex Generator; A tube coupled at one end to the vortex generator for delivering the hot air generated by the vortex generator; And a throttle valve coupled to the other end of the tube for regulating the output of the hot air generated by the vortex generator and delivered through the tube. A vortex tube is provided for the system.

여기서, 상기 볼텍스 발생기는, 상기 압축공기가 공급되도록 일단 측에 형성되는 급기부; 및 상기 급기부를 통하여 공급된 상기 압축공기에 볼텍스를 형성하기 위해 타단 측의 단면에 복수의 노즐홈이 방사상 또는 나선형으로 형성되어 이루어지는 볼텍스 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the vortex generator includes an air supply unit formed at one end to supply the compressed air; And a vortex generating part having a plurality of nozzle grooves radially or spirally formed on an end surface of the other end to form a vortex in the compressed air supplied through the supply part.

또한, 상기 튜브는, 상기 급기부를 통하여 공급된 상기 압축공기가 통과할 수 있도록 중공형의 관 형태로 형성되는 몸체; 상기 볼텍스 발생기의 상기 볼텍스 발생부가 삽입될 수 있도록 상기 몸체의 일단 측에 형성되는 볼텍스 발생기 결합홈; 상기 유량조절 밸브가 삽입될 수 있도록 상기 몸체의 타단 측에 형성되는 밸브 결합홈; 상기 볼텍스 발생부에 의해 분리된 상기 저온의 공기가 배출될 수 있도록 상기 볼텍스 발생기 결합홈의 일측에 형성되는 저온 배출구; 및 상기 볼텍스 발생부에 의해 분리된 상기 고온의 공기가 배출될 수 있도록 상기 밸브 결합홈의 일측에 형성되는 고온 배출구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the tube may include a body formed in a hollow tube shape so that the compressed air supplied through the air supply unit can pass therethrough; A vortex generator coupling groove formed at one end of the body so that the vortex generator of the vortex generator may be inserted; A valve coupling groove formed at the other end of the body so that the flow control valve can be inserted; A low-temperature outlet formed at one side of the vortex generator coupling groove so that the low-temperature air separated by the vortex generator may be discharged; And a high-temperature outlet formed at one side of the valve-engaging groove to discharge the high-temperature air separated by the vortex generator.

아울러, 상기 유량조절 밸브는, 판 형태로 형성되는 베이스; 및 상기 베이스의 일측에 원추형으로 돌출하도록 형성되어 상기 튜브의 상기 밸브 결합홈에 삽입 고정되도록 구성되는 밸브부를 포함하여, 상기 고온 배출구를 통해 배출되는 상기 고온의 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the flow control valve may include a base formed in a plate shape; And a valve portion formed to protrude in a conical shape on one side of the base and inserted and fixed in the valve engagement groove of the tube so as to control the flow rate of the high temperature air discharged through the high temperature outlet .

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력 및 냉매가 필요 없이 입력되는 압축공기만으로 냉난방이 모두 가능하도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템에 있어서, 상기 볼텍스 튜브를 복수 개 적층하여 입력되는 상기 압축공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 냉온공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템이 제공된다.
Further, according to the present invention, there is provided a vehicular air conditioning system using a vortex tube for the vehicle air conditioning system described above, wherein the vortex tube is configured to be capable of cooling and heating with only compressed air input without the need for separate power and refrigerant And a cold / hot supply unit configured to stack the plurality of the vortex tubes and separate the compressed air into high temperature air and low temperature air and output the compressed air. .

여기서, 상기 냉온공급부는, 설치되는 차량의 크기 및 엔진의 용량에 따라 상기 볼텍스 튜브의 개수를 결정하여 설치하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the cold / hot supply unit is configured to determine the number of the vortex tubes according to the size of the installed vehicle and the capacity of the engine.

또한, 상기 차량용 공조시스템은, 상기 공조시스템의 동작중에 발생하는 소음을 감소하기 위해 상기 냉온공급부의 고온측 출구 및 저온측 출구에 각각 연결되는 소음기; 상기 냉온공급부와 상기 소음기를 수용하기 위한 하우징; 상기 공조시스템의 내부온도 확인을 위해 상기 하우징의 일측면에 설치되는 온도센서와 디스플레이를 포함하여 이루어지는 온도표시부; 및 상기 냉온공급부에 설치된 각각의 상기 볼텍스 튜브에 상기 압축공기를 공급하기 위한 배관과 상기 냉온공급부로부터 발생된 고온 및 저온의 공기를 차량의 실내로 공급하기 위한 배관을 각각 연결하기 위해 상기 하우징의 일측면에 형성되는 배관연결구를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
The automotive air conditioning system may further include a silencer connected to the high-temperature side outlet and the low-temperature side outlet of the cold / hot supply unit to reduce noise generated during operation of the air conditioning system, respectively. A housing for accommodating the cold / hot supply unit and the silencer; A temperature display unit including a temperature sensor and a display installed on one side of the housing for checking an internal temperature of the air conditioning system; And a pipe for supplying the compressed air to each of the vortex tubes provided in the cold / hot supply unit and a pipe for supplying hot and cold air generated from the cold / hot supply unit to a room of the vehicle, And a pipe connector formed on a side surface of the pipe.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 동시에, 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, a vehicular air conditioning system configured to separate compressed air into high-temperature air and low-temperature air and output the same, and configured to be applicable to a vehicle air conditioning system A vortex tube can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 차량용 공조시스템에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 실내온도 조절을 위한 기존의 공조시스템을 대체할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템이 제공됨으로써, 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해서는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야함으로 인해 전체적인 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
According to the present invention, by using a vortex tube for a car air conditioner system adapted to a car air conditioner system as described above, it is possible to control the room temperature of the car in a simple configuration and at a low cost without requiring any additional power or refrigerant The present invention provides a vehicle air-conditioning system using a vortex tube that can replace an existing air-conditioning system for replacing a conventional air-conditioning system, The problem of the vehicle air conditioning system of the related art can be solved.

도 1은 종래의 일반적인 볼텍스 튜브의 동작 원리를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브에 설치되는 볼텍스 발생기의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브에 설치되는 튜브의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브에 설치되는 유량조절 밸브의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브의 볼텍스 발생기와 튜브 및 유량조절 밸브를 실제로 제작한 모습을 각각 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템에 적용되는 소음기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템을 통하여 냉방 및 난방을 동시에 제공하는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing the operation principle of a conventional general vortex tube.
2 is a view schematically showing the overall configuration of a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a specific configuration of a vortex generator installed in a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view schematically showing a specific configuration of a tube installed in a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing a specific configuration of a flow control valve installed in a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a vortex generator, a tube, and a flow control valve of a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically showing the overall configuration of a vehicle air conditioning system using a vortex tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view schematically showing the overall structure of a silencer applied to a vehicle air conditioning system using a vortex tube according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 7;
9 is a view schematically showing a configuration for simultaneously providing cooling and heating through a vehicle air conditioning system using a vortex tube according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 이를 이용한 차량용 공조시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to the present invention and a vehicle air conditioning system using the same will be described with reference to the accompanying drawings.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해서는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야함으로 인해 전체적인 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 동시에, 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브에 관한 것이다.
That is, in order to solve the problem of the prior art vehicle air-conditioning systems in which the manufacturing cost is increased due to the use of the expensive alternative refrigerant instead of the conventional refrigerant in order to meet the greenhouse gas regulation standard, The present invention relates to a vortex tube for a vehicle air conditioning system configured to separate compressed air into high temperature air and low temperature air and output the compressed air, and configured to be applied to a vehicle air conditioning system.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 차량용 공조시스템에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 실내온도 조절을 위한 기존의 공조시스템을 대체할 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것이다.
Further, according to the present invention, a vortex tube for a vehicle air conditioning system adapted to a vehicle air conditioning system, as described later, is used to control the temperature of the vehicle in a simple configuration and at a low cost without requiring any additional power or refrigerant The present invention relates to a vehicle air conditioning system using a vortex tube configured to replace an existing air conditioning system.

계속해서, 도면을 참조하여, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 이를 이용한 차량용 공조시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Next, a specific embodiment of a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to the present invention and a vehicle air conditioning system using the same will be described with reference to the drawings.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브의 구체적인 구성에 대하여 설명하기 전에, 먼저, 볼텍스 튜브의 원리에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a specific configuration of a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention will be described. First, the principle of a vortex tube will be described.

즉, 도 1을 참조하면, 도 1은 종래의 일반적인 볼텍스 튜브의 동작원리를 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a view schematically showing the operation principle of a conventional general vortex tube.

더 상세하게는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 볼텍스 튜브의 작동원리는, 접선 방향의 입구속도에 의한 강제 볼텍스 생성으로 관로 벽면에서 자유 볼텍스가 생성되고, 강제 볼텍스 영역에서 자유 볼텍스 영역으로 운동량 전달에 의해 강제 볼텍스 영역의 온도가 강하하며, 이러한 온도차에 의해 자유 볼텍스 영역에서 강제 볼텍스 영역으로 열전달이 일어나게 되고, 이때, 열전달에 비해 운동량의 전달이 매우 크므로(즉, 운동량 전달 >> 열 전달), 결과적으로 튜브 내에서 에너지 분리 현상이 발생하게 된다.
More specifically, as shown in FIG. 1, the operation principle of the vortex tube is such that a free vortex is generated from the wall surface of the channel by the generation of the forced vortex by the tangential inlet velocity, and the momentum is transferred from the forced vortex region to the free vortex region The temperature of the forced vortex region is lowered by the temperature difference, and the heat transfer from the free vortex region to the forced vortex region occurs due to the temperature difference. At this time, since the transfer of the momentum is very large compared to the heat transfer (that is, As a result, energy separation occurs in the tube.

여기서, 상기한 바와 같은 볼텍스 튜브의 작동원리에 대한 보다 구체적인 내용은 종래기술의 문헌 등을 통하여 당업자에게 있어 자명한 사항이므로, 따라서 설명을 간략히 하기 위해, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하였음에 유념해야 한다.
It should be noted that a more detailed description of the operation principle of the vortex tube as described above is obvious to a person skilled in the art through the literature of the prior art, and thus a detailed description thereof has been omitted here for brevity .

상기한 바와 같이, 볼텍스 튜브는, 고압의 유동을 온도가 다른 두 개의 저압 유동으로 분리할 수 있는 장치로서, 이러한 에너지 분리효과에 의해 냉각 및 가열장치로 활용되며, 또한, 물질 분리효과에 의해 자동차 배기가스 등의 미세입자 분리장치로도 활용되고 있다.
As described above, the vortex tube is a device capable of separating the high-pressure flow into two low-pressure flows having different temperatures. The vortex tube is used as a cooling and heating device due to the energy separation effect, And is also utilized as a device for separating fine particles such as exhaust gas.

또한, 상기한 바와 같이 냉각과 가열이 동시에 가능한 특징을 이용하여, 에어컨과 히터를 함께 포함하는 자동차의 공조시스템에 볼텍스 튜브를 적용하는 것을 고려할 수 있다.
Further, it is possible to consider applying a vortex tube to an air conditioning system of an automobile including an air conditioner and a heater, using the feature that cooling and heating can be performed at the same time, as described above.

더욱이, 상기한 바와 같이 볼텍스 튜브를 이용하여 차량용 공조시스템을 구현하면, 기존의 공조시스템과 같이 엔진의 파워를 소모하지 않으므로 차량 전체의 출력이나 연비 등도 개선될 수 있을 것으로 기대된다.
Furthermore, when the vehicle air conditioning system is implemented using the vortex tube as described above, the power of the engine is not consumed as in the conventional air conditioning system, so that the output of the entire vehicle and the fuel efficiency can be improved.

여기서, 볼텍스 튜브의 사용을 위해서는 고압의 압축공기를 공급해야 하나, 종래의 일반적인 차량에서는 고압의 압축공기를 공급하기 위한 별도의 장치가 필요하여 구성이 복잡해지고 비용이 증가하므로 볼텍스 튜브의 적용에 적합하지 못한 측면이 있다.
In order to use the vortex tube, high-pressure compressed air must be supplied. However, in a conventional general vehicle, a separate device for supplying high-pressure compressed air is required, which complicates the configuration and increases the cost. There are aspects that I can not do.

그러나 연료전지 차량(FCV)을 고려하면, FCV에는 압축공기를 공급하는 장치가 구비되어 있으므로, 이러한 FCV의 구조적인 특징을 이용하면, 기존의 차량 구조를 크게 변경하지 않고도 볼텍스 튜브를 차량용 공조시스템에 적용하는 것이 가능하다.
However, considering the fuel cell vehicle (FCV), the FCV is provided with a device for supplying compressed air. Therefore, by utilizing the structural characteristics of the FCV, the vortex tube can be installed in the air conditioning system It is possible to apply.

이에, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 FCV의 구조적인 특징을 이용하여, 기존의 볼텍스 튜브의 구조를 차량용 공조시스템에 적용하기에 적합하도록, 온도 및 압력 측정용 센서와 측정부를 제거하고 구성을 간소화하여 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 구현하였으며, 또한, 이러한 볼텍스 튜브를 이용하여, 기존의 공조시스템을 대체할 수 있는 차량용 공조시스템을 구현하였다.
Accordingly, the present inventors have eliminated the temperature and pressure measurement sensor and the measuring unit and simplified the configuration, using the structural characteristics of the FCV as described above, so as to be suitable for applying the structure of the existing vortex tube to the automotive air conditioning system We implemented a vortex tube for a car air conditioning system, and implemented a car air conditioning system that can replace the existing air conditioning system using these vortex tubes.

따라서 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브가 FCV에 적용되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하나, 본 발명은 반드시 FCV의 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 FCV 이외에, 압축공기 공급수단을 구비하면 기존의 일반 차량에도 필요에 따라 얼마든지 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
Therefore, while the present invention is described in the following embodiments of the present invention, a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention is applied to an FCV, It should be noted that the present invention can be applied to existing conventional vehicles as much as necessary, in addition to the above-described FCV, with compressed air supply means.

또한, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 이를 이용한 차량용 공조시스템은, 단독으로 사용될 수 도 있고, 또는, 기존의 공조시스템과 병행하여 메인 또는 보조 시스템으로 사용될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
The vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention described below and a vehicle air conditioning system using the vortex tube may be used alone or in combination with a conventional air conditioning system to be used as a main or auxiliary system It should be noted that it is possible to apply variously according to need,

즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a view schematically showing the overall configuration of a vortex tube for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)는, 크게 나누어, 압축공기가 공급되어 볼텍스를 발생시키고 저온의 공기가 출력되는 볼텍스 발생기(Vortex Generator)(21)와, 일단 측이 볼텍스 발생기(21)에 결합되어 볼텍스 발생기(21)에 의해 발생된 볼텍스를 전달하기 위한 튜브(Tube)(22) 및 튜브(22)의 타단 측에 결합되고 고온의 공기가 출력되는 유량조절 밸브(Throttle Valve)(23)를 포함하여 구성되어 있다.
2, the vortex tube 20 for the vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention is roughly divided into a vortex generator in which compressed air is supplied to generate a vortex and low-temperature air is output, A tube 22 connected at one end to the vortex generator 21 for transmitting the vortex generated by the vortex generator 21 and a tube 22 connected at the other end of the tube 22, And a throttle valve 23 for outputting air.

더 상세하게는, 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)는, 볼텍스 발생기(21)에 의해 저온 출구부와 볼텍스 생성부를 일체로 형성하고, 튜브(22)에 의해 고온 출구부와 튜브 및 입구부를 일체로 형성하며, 유량조절 밸브(23)를 고온 측과 저온 측의 최대 열 전달율이 생성되는 위치에 설치하여, 기존의 볼텍스 튜브의 주요한 구조 및 치수들은 유지하면서도 전체적인 구성을 간소화할 수 있도록 구성된 것이다.
More specifically, the vortex tube 20 for a vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention shown in Fig. 2 is formed by integrally forming a low-temperature outlet portion and a vortex generating portion by a vortex generator 21, And the flow regulating valve 23 is installed at a position where a maximum heat transfer rate is generated on the high temperature side and the low temperature side and the main structures and dimensions of the conventional vortex tube are While simplifying the overall configuration.

또한, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)에 설치되는 볼텍스 발생기(21)와 튜브(22) 및 유량조절 밸브(23)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
3 to 5, there are shown a vortex generator 21 and a tube 22 installed in a vortex tube 20 for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention, And schematically shows a specific configuration of the regulating valve 23.

더 상세하게는, 먼저, 상기한 볼텍스 발생기(21)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 일단 측에는 압축공기를 공급하기 위한 급기부(31)가 형성되고, 타단 측의 단면에는 급기부(31)를 통하여 공급된 압축공기에 볼텍스를 형성하여 공급하기 위한 노즐로서 복수의 홈이 방사상으로 형성되어 이루어지는 볼텍스 발생부(32)가 형성되어 있다.
3, a supply portion 31 for supplying compressed air is formed at one end of the vortex generator 21, and a supply portion 31 is provided at the end of the other end of the vortex generator 21, And a plurality of grooves are formed in a radial shape as a nozzle for forming and supplying a vortex to the compressed air supplied through the nozzle.

아울러, 상기한 튜브(22)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 급기부(31) 및 볼텍스 발생부(32)를 통하여 공급된 압축공기가 통과할 수 있도록 중공형의 관 형태로 형성되고, 양단 측에는 각각 볼텍스 발생기(21)와 유량조절 밸브(23)가 삽입될 수 있는 볼텍스 발생기 결합홈(41) 및 밸브 결합홈(42)이 형성되어 있으며, 이러한 결합홈(41, 42)의 일측면에는 볼텍스 발생부(32)에 의해 분리된 고온 및 저온의 공기가 배출될 수 있도록 고온 배출구(43) 및 저온 배출구(44)가 각각 형성되어 있다. 4, the tube 22 is formed in the shape of a hollow tube so that the compressed air supplied through the supply portion 31 and the vortex generating portion 32 can pass therethrough, A vortex generator coupling groove 41 and a valve coupling groove 42 into which the vortex generator 21 and the flow control valve 23 can be inserted are formed on one side of the coupling grooves 41 and 42, And a high-temperature outlet 43 and a low-temperature outlet 44 are formed so that the high-temperature and low-temperature air separated by the vortex generator 32 can be discharged.

더욱이, 상기한 유량조절 밸브(23)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 판 형태로 형성되는 베이스(51)의 일측에 원추형의 밸브부(52)가 돌출하도록 형성되어 튜브(22)의 밸브 결합홈(42)에 삽입 고정됨으로써, 고온 배출구(43)를 통해 배출되는 고온 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성된다.
5, a conical valve portion 52 is formed to protrude from one side of a base 51 formed in a plate shape so as to protrude from the valve coupling portion 52 of the tube 22 And is configured to be able to control the flow rate of the hot air discharged through the high temperature outlet (43) by being inserted and fixed in the groove (42).

여기서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)는, 제작시, 금속 또는 비금속 재질로 형성 가능하며, 바람직하게는, 예를 들면, 내산성 및 소화성에 강한 폴리카보네이트 재질로 가공하여 형성될 수 있다.
Here, the vortex tube 20 for the automotive air conditioning system according to the embodiment of the present invention may be formed of a metal or a non-metal material at the time of manufacture. Preferably, the vortex tube 20 has an acid resistance and a digestibility And the like.

즉, 도 6을 참조하면, 도 6은 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)의 볼텍스 발생기(21)와 튜브(32) 및 유량조절 밸브(23)를 실제로 제작한 모습을 각각 나타내는 도면이다.
6, the vortex generator 21 of the vortex tube 20 for the vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention constructed as described above, the tube 32 and the flow control valve 23 are actually produced.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)는 상기한 실시예에 나타낸 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)는, 예를 들면, 유량의 증대를 위해 볼텍스 발생부(32)에 형성되는 노즐의 수를 도 3에 나타낸 바와 같이 6개에서 도 6에 나타낸 바와 같이 8개로 증가시키거나, 또는, 튜브(22)의 길이를 직경의 10배로 변경하는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
Here, the vortex tube 20 for the vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment, that is, the vortex tube 20 for the automotive air conditioning system according to the embodiment of the present invention The number of nozzles formed in the vortex generating section 32 for increasing the flow rate is increased from six to eight as shown in Fig. 6, for example, The length of the tube 22 may be changed to ten times the diameter, and the like.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브(20)를 구현할 수 있다. Therefore, the vortex tube 20 for the vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention can be implemented as described above.

계속해서, 도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 7 is a view schematically showing the overall configuration of a vehicle air conditioning system 70 using a vortex tube according to an embodiment of the present invention.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)은, 크게 나누어, 볼텍스 튜브를 복수 개 적층하여 이루어지는 냉온공급부(71)와, 동작중에 발생하는 소음을 감소하기 위해 냉온공급부(71)에 설치된 각각의 볼텍스 튜브 양단의 고온측 및 저온측 출구에 각각 연결되는 소음기(72)와, 상기한 냉온공급부(71)와 소음기(72)를 수용하기 위한 하우징(73)과, 공조시스템(70)의 내부온도 확인을 위해 하우징(73)의 일측면에 설치되는 온도센서와 디스플레이를 포함하여 이루어지는 온도표시부(74) 및 냉온공급부(71)에 설치된 각각의 볼텍스 튜브에 압축공기를 공급하기 위한 배관과 냉온공급부(71)로부터 발생된 고온 및 저온의 공기를 차량의 실내로 공급하기 위한 배관을 각각 연결하기 위해 하우징(73)의 일측면에 형성되는 배관연결구(75)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in Fig. 7, the vehicular air conditioning system 70 using the vortex tube according to the embodiment of the present invention roughly includes a cold / hot supply part 71 formed by laminating a plurality of vortex tubes, A muffler 72 connected to the high temperature side and the low temperature side both ends of the respective vortex tubes provided in the cold and hot supply part 71 for reducing the temperature of the humidifier 72, A temperature display unit 74 including a temperature sensor and a display installed on one side of the housing 73 for checking the internal temperature of the air conditioning system 70; And a pipe for supplying high-temperature and low-temperature air generated from the cold / hot supply unit 71 to the inside of the vehicle, respectively, at one side of the housing 73 It can comprise a pipe connector (75).

여기서, 도 7에 나타낸 실시예에서는, 냉온공급부(71)에 6개의 볼텍스 튜브가 설치되는 경우를 예로 하여 본 발명을 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 상기한 냉온공급부(71)는, 차량의 크기 및 엔진의 용량에 따라 적절한 개수의 볼텍스 튜브를 선택적으로 설치하도록 구성될 수 있으며, 더욱이, 볼텍스 튜브의 구체적인 구성 및 동작원리에 대하여는, 상기에 설명한 내용 및 종래기술의 문헌 등으로부터 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용이므로, 설명을 간략히 하기 위해 볼텍스 튜브에 대한 상세한 설명은 생략하였음에 유념해야 한다. In the embodiment shown in FIG. 7, six vortex tubes are provided in the cold / hot supply part 71. However, the present invention is not limited to this configuration. That is, The cold / hot supply unit 71 may be configured to selectively install an appropriate number of the vortex tubes according to the size of the vehicle and the capacity of the engine. Further, regarding the specific configuration and operation principle of the vortex tube, It is to be understood that the detailed description of the vortex tube is omitted in order to simplify the explanation, since it is easily understood and practiced by those skilled in the art from the technical literature.

또한, 상기한 소음기(72)는, 시중에 판매되고 있는 공압용 소음기를 사용할 수도 있으나, 바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)에 적합하도록 설계된 천공형 소음기를 사용하여 구성될 수 있다. The muffler 72 may be a commercially available muffler for air pressure, but it is preferably a muffler type muffler designed to be suitable for the automotive air conditioning system 70 using the vortex tube according to the embodiment of the present invention. It can be constructed using a silencer.

즉, 도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)에 적용되는 소음기(72)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Referring to FIG. 8, FIG. 8 is a view schematically showing the overall structure of a silencer 72 applied to a vehicle air conditioning system 70 using a vortex tube according to an embodiment of the present invention.

더 상세하게는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)에 적용되는 소음기(72)는, 전체적으로는 속이 빈 중공형의 원통 형상으로 형성되고 표면에는 다수의 관통공이 형성되어 있는 천공형 소음기로서 형성되며, 내부에는 흡음재를 채워 넣음으로써 기존의 소음기에 비하여 소음 저감효과를 높일 수 있도록 구성될 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 8, the silencer 72 applied to the automotive air conditioning system 70 using the vortex tube according to the embodiment of the present invention is formed into a hollow hollow cylinder as a whole And a sound absorbing material is filled in the inside of the muffler so that the noise reducing effect can be enhanced compared with the conventional muffler.

아울러, 상기한 하우징(73)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 상단에 개폐가능한 커버(76)를 설치하고, 이러한 커버(76) 및 하우징의 적절한 위치에 운반 및 설치작업을 용이하게 하기 위한 운반손잡이(77)가 적어도 하나 이상 형성되도록 구성될 수 있다.
7, the housing 73 is provided with a cover 76 that can be opened and closed at the upper end, for example, and can easily be carried and installed at a proper position of the cover 76 and the housing. At least one carrying knob 77 is formed.

더욱이, 상기한 온도표시부(74)는, 바람직하게는, 냉온공급부(71)에 압축공기를 공급하기 위한 배관과 냉온공급부(71)로부터 발생된 공기를 외부로 이송하는 배관의 근처에 설치되며, 즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, 각각의 배관연결구(75)에 인접하여 설치될 수 있다.
The temperature display unit 74 is preferably provided in the vicinity of a pipe for supplying compressed air to the cold / hot supply unit 71 and a pipe for transferring the air generated from the cold / hot supply unit 71 to the outside, In other words, as shown in FIG. 7, it can be installed adjacent to each pipe connection port 75.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)을 구성함으로써, 종래의 공조시스템과 같이 엔진 파워를 소비하거나 고가의 대체냉매를 사용하지 않고 냉난방이 모두 가능한 공조시스템을 구현할 수 있다. Therefore, by configuring the vehicle air conditioning system 70 using the vortex tube according to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to reduce the power consumption of the air conditioning system without consuming engine power or using an expensive alternative refrigerant, An air conditioning system can be implemented.

더 상세하게는, 도 9를 참조하면, 도 9는 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)을 통하여 냉방 및 난방을 동시에 제공하는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 9, FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration for simultaneously providing cooling and heating through a vehicle air conditioning system 70 using a vortex tube according to an embodiment of the present invention constructed as described above Fig.

즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템(70)을 이용하면, 별도의 냉매를 이용하거나 엔진의 파워를 소모하지 않고 FCV의 링 브로워에서 공급되는 압축공기만으로 냉난방이 모두 가능하므로, 기존의 냉매 및 배기가스로 인한 환경오염 문제해소 및 차량의 연비를 개선할 수 있는 효과가 있는 동시에, 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량용 공조시스템을 구현 가능하므로, 차량의 전체적인 제조비용을 감소할 수 있다. That is, as shown in FIG. 9, when the vehicle air conditioning system 70 using the vortex tube according to the embodiment of the present invention is used, the refrigerant is supplied from the ring blower of the FCV without using the refrigerant or consuming the power of the engine Since the cooling and heating can be performed only by the compressed air, it is possible to solve the environmental pollution problem caused by the existing refrigerant and the exhaust gas and to improve the fuel efficiency of the vehicle, and also the vehicle air conditioning system can be implemented with a simple structure and low cost, The overall manufacturing cost of the device can be reduced.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템을 구현할 수 있다. Therefore, the vehicle air conditioning system using the vortex tube according to the present invention can be implemented as described above.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 이를 이용한 차량용 공조시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 입력되는 압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 구성되는 동시에, 차량의 공조시스템에 적용하기에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 제공할 수 있다.
Further, by implementing the vortex tube for a vehicle air conditioning system according to the present invention and the air conditioning system for a vehicle using the same according to the present invention as described above, the compressed air, which is input, The air can be separated into air and output, and the vortex tube for a vehicle air conditioning system adapted to be applied to an air conditioning system of a vehicle can be provided.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 차량용 공조시스템에 적합하도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용하여, 별도의 동력이나 냉매가 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 실내온도 조절을 위한 기존의 공조시스템을 대체할 수 있도록 구성되는 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템이 제공됨으로써, 온실가스 규제 기준을 맞추기 위해서는 기존의 냉매 대신 고가의 대체 냉매를 사용해야함으로 인해 전체적인 제조비용이 증가하게 되는 종래기술의 차량용 공조시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
In addition, according to the present invention, by using a vortex tube for a vehicle air conditioning system configured to be compatible with a vehicle air conditioning system as described above, it is possible to control the temperature of a vehicle at a low cost with a simple configuration without requiring any additional power or refrigerant The present invention provides a vehicle air-conditioning system using a vortex tube for a vehicle air-conditioning system configured to replace an existing air-conditioning system for replacing a conventional air-conditioning system, The problem of the prior art automotive air conditioning systems can be solved.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 및 이를 이용한 차량용 공조시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes, modifications, combinations, and substitutions may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the following claims. I will.

20. 차량용 공조시스템을 위한 볼텍스 튜브 21. 볼텍스 발생기
22. 튜브 23. 유량조절 밸브
31. 급기부 32. 볼텍스 발생부
41. 볼텍스 발생기 결합홈 42. 밸브 결합홈
43. 고온 배출구 44. 저온 배출구
51. 베이스 52. 밸브부
70. 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템
71. 냉온공급부 72. 소음기
73. 하우징 74. 온도표시부
75. 배관연결구 20. Vortex tubes for automotive air conditioning systems 21. Vortex generators
22. Tube 23. Flow control valve
31. Supply part 32. Vortex generator
41. Vortex generator coupling groove 42. Valve coupling groove
43. High temperature outlet 44. Low temperature outlet
51. Base 52. Valve part
70. Vehicle air conditioning system using vortex tube
71. Cold and hot supply section 72. Silencer
73. Housing 74. Temperature display
75. Piping connector

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 연료전지 차량(fuel cell vehicle ; FCV)에 적용 가능하도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템에 있어서,
압축공기(compressed air)를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 형성되는 볼텍스 튜브(Vortex Tube)를 복수 개 적층하여, 상기 연료전지 차량의 압축공기 공급수단으로부터 공급된 압축공기에 볼텍스를 발생시켜 상기 연료전지 차량의 압축공기 공급수단으로부터 공급된 압축공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 출력하도록 형성되는 냉온공급부;
상기 공조시스템의 동작중에 발생하는 소음을 감소하기 위해 전체적으로 속이 빈 중공형의 원통 형상으로 형성되고, 표면에 형성되는 다수의 관통공 및 내부에 충진되는 흡음재를 포함하여, 상기 냉온공급부의 고온측 출구 및 저온측 출구에 각각 연결되는 소음기;
상단에 개폐가능한 커버가 설치되고, 운반 및 설치작업을 용이하게 하기 위한 운반손잡이가 적어도 하나 이상 형성되며, 내부에는 상기 냉온공급부와 상기 소음기가 수용되는 하우징;
상기 냉온공급부에 설치된 각각의 상기 볼텍스 튜브에 상기 압축공기를 공급하기 위한 배관과 상기 냉온공급부로부터 발생된 고온 및 저온의 공기를 차량의 실내로 공급하기 위한 배관을 각각 연결하기 위해 상기 하우징의 일측면에 형성되는 배관연결구; 및
상기 공조시스템의 내부온도 확인을 위해 온도센서와 디스플레이를 포함하여 이루어지고 각각의 상기 배관연결구에 인접하여 설치되는 온도표시부를 포함하여 구성됨으로써,
별도의 냉매를 이용하거나 엔진의 파워를 소모하지 않고 상기 연료전지 차량의 압축공기 공급수단으로부터 공급된 압축공기만으로 냉방과 난방을 모두 공급 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템.
1. A vehicle air conditioning system using a vortex tube configured to be applicable to a fuel cell vehicle (FCV)
A plurality of vortex tubes configured to separate and output compressed air into high temperature air and low temperature air are stacked to form a vortex in the compressed air supplied from the compressed air supply means of the fuel cell vehicle A cold / hot supply unit configured to separate compressed air supplied from the compressed air supply unit of the fuel cell vehicle into high temperature air and low temperature air and output the separated compressed air;
A plurality of through holes formed in the surface and a sound absorbing material filled in the inside of the hollow cylindrical shape of the hollow body as a whole to reduce noise generated during operation of the air conditioning system, And a muffler connected to the low temperature side outlet, respectively;
And at least one carrying handle for facilitating transportation and installation work is formed, and a housing in which the cold / hot supply part and the silencer are accommodated is provided inside;
And a pipe for supplying the compressed air to each of the vortex tubes provided in the cold / hot supply unit and a pipe for supplying high temperature and low temperature air generated from the cold / hot supply unit to a room of the vehicle, A pipe connector formed on the pipe; And
And a temperature display unit including a temperature sensor and a display for confirming an internal temperature of the air conditioning system and installed adjacent to each of the pipe connection ports,
Wherein the air conditioning system is configured to be able to supply both cooling and heating only with compressed air supplied from the compressed air supply means of the fuel cell vehicle without using a separate refrigerant or consuming the power of the engine.
제 5항에 있어서,
상기 냉온공급부는,
설치되는 차량의 크기 및 엔진의 용량에 따라 상기 볼텍스 튜브의 개수를 결정하여 설치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 차량용 공조시스템.
6. The method of claim 5,
The cold /
Wherein the number of the vortex tubes is determined according to the size of a vehicle installed and the capacity of the engine.
삭제delete
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