KR101678380B1 - 전기 자동차용 대향류 현열교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템 - Google Patents

전기 자동차용 대향류 현열교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 에너지를 사용하는 차량의 전력 사용량을 감소시켜 차량의 주행거리가 연장되게 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폐열회수 환기 시스템은 차량의 주행에 의해 실외 공기가 댐퍼의 선택적인 임의의 조작에 의해 개방되어 유입되는 실외공기 유입구와 상기 실외공기 유입구로부터의 실외 공기가 차량의 실내로 진입되게 하는 실외공기 진입구를 가지며, 상기 실외공기 유입구와 상기 실외공기 진입구 사이에는 현열교환기가 제1흡기면과 제1배기면이 유체적으로 연통되게 장착되어 있는 흡기측 구조와, 차량의 주행에 의해 발생하는 실내와 실외의 기압차에 의해 실내의 공기가 상기 현열교환기의 제1흡기면에 나란한 제2흡기면과 상기 현열교환기의 제1배기면에 나란한 제2배기면을 통해 순차적으로 배기되게 구성되어 있는 배기측 구조를 갖는다. 본 발명에 의하면, 차량의 주행 시에 또는 차량의 전방향으로부터의 공기 유동이 있을 때, 선택적으로 댐퍼를 개방 또는 폐쇄하여 전기적인 소모량을 최소한 상태에서 차량의 실내 온도를 적정하게 유지하는 데에 도움을 줄 뿐만 아니라 차량의 실내 공기를 환기시키는 데에도 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.

Description

전기 자동차용 대향류 현열교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템 {Air ventilating system in Electric for vehicle}
본 발명은 전기 자동차 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 에너지를 사용하는 차량의 전력 사용량을 감소시켜 차량의 주행거리가 연장되게 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 환기장치는 운전자의 수동조작에 따라 실내순환 모드 또는 외기도입 모드의 조작이 가능하며, 외기도입 모드일 경우 카울에서 흡입되어 댐퍼에 의해 구성된 유로를 따라 실내로 유입되어 공조기를 통과한 후 실내의 냉난방을 하도록 한다.
이러한 종래의 자동차용 환기장치를 전기 자동차에 사용할 경우에 난방 또는 냉방시에 자동차의 전기적인 소모량을 극대화시켜 전기 자동차의 주행 거리를 심각하게 단축시키는 한계가 있다.
관련 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-1997-0034461호 (1997.07.22. 공개, 발명의 명칭 "자동차의 실내공기 자동환기장치") 가 언급될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-1997-0034461호 (1997.07.22. 공개, 발명의 명칭 "자동차의 실내공기 자동환기장치")
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기 에너지를 사용하는 차량의 전력 사용량을 감소시켜 차량의 주행거리가 연장되게 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기장치를 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
차량의 주행에 의해 실외 공기가 댐퍼의 선택적인 임의의 조작에 의해 개방되어 유입되는 실외공기 유입구와 상기 실외공기 유입구로부터의 실외 공기가 차량의 실내로 진입되게 하는 실외공기 진입구를 가지며, 상기 실외공기 유입구와 상기 실외공기 진입구 사이에는 현열교환기가 제1흡기면과 제1배기면이 유체적으로 연통되게 장착되어 있는 흡기측 구조와,
차량의 주행에 의해 발생하는 실내와 실외의 기압차에 의해 실내의 공기가 상기 현열교환기의 제1흡기면에 나란한 제2흡기면과 상기 현열교환기의 제1배기면에 나란한 제2배기면을 통해 순차적으로 배기되게 구성되어 있는 배기측 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류형 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템을 제공한다.
본 발명에 있어, 상기 현열교환기는 대체로 육면체 형상을 이루며, 상기 현열교환기의 제1흡기면과 제1배기면 및 상기 제2흡기면과 제2배기면이 서로에 대하여 대각선 방향으로 배향되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 흡기측 구조와 나란하게 배치되어 실외의 공기가 차량의 실내로 선택적으로 유입되게 하는 바이패스관이 현열교환기(300)를 거치지 않고 우회하여 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 바이패스관의 선택적인 개방 또는 폐쇄는 입구에 장착되어 있는 댐퍼에 의해 이루어지게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 배기측 구조에서 상기 제2배기면으로부터의 실내 공기가 차량의 측방향으로 배출되게 곡선화된 실내공기 배출로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 배기측 구조에서 차실의 후방으로 유입된 실내 공기가 차량의 전방으로 이송되어 상기 현열교환기를 통해 배기되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 실외 공기 흡입구측은 나팔관 형상으로 형상화되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 공기의 흐름을 강제적으로 유도하는 송풍기와 같은 전원을 요하는 물품 없이 차량의 주행 시에 또는 차량의 전방향으로부터의 공기 유동이 있을 때, 선택적으로 댐퍼를 개방 또는 폐쇄하여 전기적인 소모량을 최소한 상태에서 차량의 실내 온도를 적정하게 유지하는 데에 도움을 줄 뿐만 아니라 차량의 실내 공기를 환기시키는 데에도 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 봄 또는 가을과 같은 온화한 조건에서는 별도의 파이패스만의 선택적이고 임의적인 동작에 의해 실내 공기를 청정한 상태로 유지하는 데에 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 전기 자동차용 대향류 현열교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 현열교환기를 확대하여 보여주는 확대도이다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명을 나타낸다. 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 환기 시스템은 예를 들어 주로 전기 자동차에 적용된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 전기 자동차용 대향류형 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템은 흡기측 구조와 배기측 구조를 포함한다. 이때, 흡기측 구조와 배기측 구조는 상호 교차적인 흐름이 발생하고 그 교차적인 흐름에 의해 실내의 공기가 가온되거나 감온될 뿐만 아니라 선택적으로 청정한 상태가 유지되게 한다.
먼저, 흡기측 구조는 전기 자동차의 전방에 신선한 실외 공기가 유입되는 실외공기 유입구(102)를 포함한다.
실외공기 유입구(102)에는 전기 자동차의 운전자에 의해 임의로 조작되거나 외부 공기의 조건, 예를 들어 온도와 습도 및/또는 이산화탄소 농도, 먼지를 포함한 오염 정도를 인식하는 센서 및 이를 통한 정보를 제어하는 제어부에 의해 선택적으로 개방되는 댐퍼(101)가 장착된다.
또한, 흡기측 구조는 상기 실외공기 유입구(102)로부터의 실외 공기가 차량의 실내로 진입되게 하는 실외공기 진입구(104)를 포함한다. 실외공기 진입구(104)를 통해 진입된 실외 공기는 도 1에 도시된 바와 같이 이에 연결되어 있는 복수의 분기관(106)을 통해 전기 자동차의 실내로 유입된다.
상기 실외공기 유입구(102)와 상기 실외공기 진입구(104) 사이에는 현열교환기(300)가 제1흡기면(302A)과 제1배기면(304A)이 유체적으로 연통되게 장착된다. 현열교환기는 알루미늄 재질 또는 PP 재질로 이루어질 수 있다.
이와 함께, 배기측 구조로서, 전기 자동차의 실내 공기가 상기 현열교환기(300)의 제1흡기면(302A)에 나란한 제2흡기면(302B)과 상기 현열교환기(300)의 제1배기면(304B)에 나란한 제2배기면(304B)을 통해 순차적으로 배기되게 구성된다.
이때, 상기 현열교환기(300)는 대체로 육면체 형상을 이루며, 상기 현열교환기(300)의 제1흡기면(302A)과 제1배기면(304A) 및 상기 제2흡기면(302B)과 제2배기면(304B)이 서로에 대하여 대각선 방향으로 배향되게 구성된다. 즉, 본 발명은 대향류 방식인 것이다. 이에 대해서는 도 2에 잘 나타나 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 흡기측 구조와 나란하게 배치되어 실외의 공기가 차량의 실내로 선택적으로 유입되게 하는 바이패스관(400)을 더 포함한다. 이러한 바이패스관(400)은 현열교환기(300)를 거치지 않고 우회하여 설치된다.
이때, 상기 바이패스관(400)의 선택적인 개방 또는 폐쇄는 입구에 장착되어 있는 댐퍼(401)에 의해 이루어지게 구성된다. 즉, 댐퍼(401)는 전기 자동차의 운전자에 의해 임의로 조작되거나 외부 공기의 조건, 예를 들어 온도와 습도 및/또는 이산화탄소 농도, 먼지를 포함한 오염 정도를 인식하는 센서 및 이를 통한 정보를 제어하는 제어부에 의해 선택적으로 개방된다.
본 발명에서는, 특히, 상기 배기측 구조에서 상기 제2배기면(304B)으로부터의 실내 공기가 차량의 측방향으로 배출되게 곡선화된 실내공기 배출로(204)가 형성된다. 보다 상세하게, 실내공기 배출로(204)는 도 1에 도시된 바와 같이 일부에 대해서는 현열교환기(300)의 제2배기면(304)로부터 배기되는 실내의 공기가 대체로 기존의 흐름 방향을 유지하다가 실내와 실외의 기압 차에 의해 만곡된 부위 및 그 부위로부터 연장되어 있는 출구 부분을 통해 급격한 흐름이 유지된다.
이로써, 전기 자동차의 실내로 신선한 외기가 동력 요구 없이 현열교환기(300)를 거쳐 유입되고 반대로 실내의 공기가 다시 현열교환기(300)를 교차적으로 거쳐 외부로 상대적으로 많은 접촉 면적을 통해 신속하게 빠져 나옴으로써 열교환 효율 뿐만 아니라 청정한 실내 공기를 유지하는 데에도 매우 효과적이다.
이외에, 상기 배기측 구조에서 차실의 후방으로 유입된 실내 공기가 차량의 전방으로 이송되어 상기 현열교환기(300)를 통해 배기되게 구성된다.
또한, 상기 실외 공기 흡입구측은 나팔관 형상으로 형상화되어 차량의 실내로 유입되는 공기의 양이 많아지게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101 : 댐퍼
102 : 실외공기 유입구
104 : 실외공기 진입구
106 : 분기관
204 : 실내공기 배출로
206 : 실내공기 유입구
208 : 실내공기 진입구
300 : 현열 교환기
302A : 제1흡기면
302B : 제2흡기면
304A : 제1배기면
304B : 제2배기면
400 : 바이패스관
401 : 댐퍼

Claims (7)

  1. 차량의 주행에 의해 실외 공기가 댐퍼(101)의 선택적인 임의의 조작에 의해 개방되어 유입되는 실외공기 유입구(102)와 상기 실외공기 유입구(102)로부터의 실외 공기가 차량의 실내로 진입되게 하는 실외공기 진입구(104)를 가지며, 상기 실외공기 유입구(102)와 상기 실외공기 진입구(104) 사이에는 현열교환기(300)가 제1흡기면(302A)과 제1배기면(304A)이 유체적으로 연통되게 장착되어 있는 흡기측 구조와, 차량의 주행에 의해 발생하는 실내와 실외의 기압차에 의해 실내의 공기가 상기 현열교환기(300)의 제1흡기면(302A)에 나란한 제2흡기면(302B)과 상기 현열교환기(300)의 제1배기면(304B)에 나란한 제2배기면(304B)을 통해 순차적으로 배기되게 구성되어 있는 배기측 구조를 가지며,
    상기 배기측 구조에서 차실의 후방으로 유입된 실내 공기가 차량의 전방으로 이송되어 상기 현열교환기(300)를 통해 배기되게 구성되되,
    상기 배기측 구조에서 상기 제2배기면(304B)으로부터의 실내 공기가 차량의 전방에서 측방향으로 배출되게 곡선화된 실내공기 배출로(204)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 현열교환기(300)는 대체로 육면체 형상을 이루며, 상기 현열교환기(300)의 제1흡기면(302A)과 제1배기면(304A) 및 상기 제2흡기면(302B)과 제2배기면(304B)이 서로에 대하여 대각선 방향으로 배향되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기측 구조와 나란하게 배치되어 실외의 공기가 차량의 실내로 선택적으로 유입되게 하는 바이패스관(400)이 현열교환기(300)를 거치지 않고 우회하여 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바이패스관(400)의 선택적인 개방 또는 폐쇄는 입구에 장착되어 있는 댐퍼(401)에 의해 이루어지게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 실외 공기 흡입구측은 나팔관 형상으로 형상화되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 대향류 현열 교환기를 장착한 폐열회수 환기 시스템.
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