KR102161660B1 - 이동식 장치용 공기 조화 시스템의 공기 유동 경로 내에 사용하기 위한 공기 조화 장치 - Google Patents

이동식 장치용 공기 조화 시스템의 공기 유동 경로 내에 사용하기 위한 공기 조화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 조화 시스템(1)의 공기 유동을 위한 공기 조화 장치(4)에 관한 것으로서, 상기 공기 조화 장치는 유동 방향으로 부분적으로 또는 완전하게 연장되는 하나 또는 다수의 관통 개구(42, 53, 65)를 구비한 조화 부재(41, 51)를 포함하고, 이때 상기 관통 개구(42, 53, 65)들은 유동 방향으로 뻗은 방향면(43)들을 포함하고, 상기 방향면들은 관류하는 공기 유동에 하나 또는 다수의 방향족 물질을 방출하도록 형성되어 있다.

Description

이동식 장치용 공기 조화 시스템의 공기 유동 경로 내에 사용하기 위한 공기 조화 장치{AIR-CONDITIONING DEVICE FOR USE IN AN AIR FLOW PATH OF AN AIR-CONDITIONING SYSTEM IN A MOBILE DEVICE}
본 발명은 내부 공간, 특히 예를 들어 자동차와 같은 이동식 장치의 내부 공간의 공기 조화를 위해 공기 유동 내에 배치하기 위한 공기 조화 장치(air-conditioning device)들과 관련이 있다.
공기 조화 장치들은 공조 공기가 내부 공간으로 안내되기 전에, 이와 같은 공조 공기에 향기(fragrance)를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이와 같은 유형의 공기 조화 장치는 유동 경로 내에 배치되어 있고 방향족 물질(fragrance substance)이 침지된 부직포(non-woven fabric)를 구비하여 형성되어 있는 경우가 많다. 이 경우에는 팬(fan)이 상기 부직포를 통해 공기 흐름을 내부 공간 방향으로 이송한다.
방향족 물질이 침지된 부직포의 용량은 매우 제한됨으로써, 결과적으로 방향 효과가 짧은 기간 동안만 지속될 수 있다. 또한, 이와 같은 시스템에 의해서는 방향 강도의 조절도 불가능하다. 따라서 방향 효과는 시간이 흐르면서 현저하게 감소한다.
또한, 상기와 같은 유형의 공기 조화 장치들은 유동 저항을 나타내는데, 이러한 유동 저항에 의해서는 공기 흐름의 유동 강도가 감소되고, 결과적으로 사전 결정된 공조 공기 흐름의 경우 증가된 전기적 팬 출력이 필요하다. 그러나 이와 같은 상황은 내부 공간 내에서 방해가 되는 것으로 인식될 수 있는 추가적인 소음 발생을 유발한다.
계속해서 과립 형태의 방향족 물질들로 충전된 방향 카트리지(fragrance cartridge)들이 공지되어 있고, 이들 방향 카트리지는 에어 덕트(air duct)들의 유동 영역 내에, 또는 에어 필터의 폴딩부들 내에 배치되어 있다. 이와 같은 방향 카트리지들은 공기 이송을 방해하고, 원치 않은 공기 난류를 발생시키며, 그리고 마찬가지로 유동 소음을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 공조 공기에 향기를 제공하는 공정은 추가적인 공기 조화 장치에 의해 달성되는데, 이러한 공정은 공기 조화 시스템 내 추가적인 공간을 요구하고 조립 시에 추가적인 복잡성을 야기한다.
따라서 본 발명의 과제는, 공기 조화 시스템 내에서 내부 공간으로 공급되는 공조 공기에 방향족 물질들을 첨가하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제는, 청구항 1에 따른 공기 조화 시스템용 공기 조화 장치 및 추가 독립 청구항에 따른 공기 조화 시스템에 의해서 해결된다.
추가 형성 예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.
제1 양상에 따르면, 공기 조화 시스템의 공기 유동을 위한 공기 조화 장치가 제공되어 있고, 상기 공기 조화 장치는 공조 공기의 유동 방향으로 연장되는 하나 또는 다수의 관통 개구를 구비한 공기 조화 부재를 포함하며, 이때 상기 관통 개구들은 유동 방향으로 뻗은 방향면들을 포함하고, 상기 방향면들은 관류하는 공기 유동에 하나 또는 다수의 방향족 물질(air fragrancing surface)을 방출하도록 형성되어 있다.
앞서 기술한 공기 조화 장치의 아이디어는, 유동 조정 기능, 방향 기능, 오존 감소 기능 및 소음 감소 효과를 동시에 달성하는 것이다. 이 경우, 공기 조화 장치는 공조 공기를 정화할 수 있는 실질적으로 하나의 단일 부재를 구비한, 공기 조화 시스템 내에 삽입되는 부품이다. 이를 위해, 상기 공기 조화 장치는 유동 방향을 따라서 뻗은 방향면들을 구비한 실질적으로 하나의 공기 조화 부재를 포함하고, 상기 방향면들에는 방향족 물질이 첨가됨으로써, 결과적으로 공조 공기의 관류 시에 이와 같은 공조 공기에도 방향족 물질이 첨가된다.
공기 유동이 따라서 흐르는 면적 비율을 최대한 크게 제공함으로써, 예를 들어 팬 소음과 같은 상류에서 발생한 소음이 다수의 소음 반사 표면에 의해 반사될 수 있으며, 그 결과 방향면들을 따라서 유동하는 공조 공기에 의해 추가적인 소음이 발생하지 않으면서 현저한 소음 감소가 달성될 수 있다. 계속해서 공기 유동 통로를 따라서 방향면들이 평행하게 배치됨으로써 상기 공기 유동은 조정될 수 있고, 이와 같은 방식으로 내부 공간 내로 공조 공기가 유입될 때 더욱 개선된 층류가 달성된다. 또한, 상기와 같은 방향면들의 배치에서는 더 적은 유동 저항이 발생하고, 이러한 유동 저항은 재차 공기 조화 시스템 내 소음 발생을 더욱 감소시킨다. 추가로, 공조 공기가 따라서 흐르는 큰 면적으로 인해 상기 공조 공기 내에 있는 오존이 감소한다.
이에 따라 상기 공기 조화 장치에 의해서는 유동 조정, 방향 기능, 오존 감소 및 소음 감소 효과가 공통의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 조화 부재는 부직포, 특히 스펀 본디드 부직포(spun-bonded non-woven fabric) 또는 스테이플 파이버 부직포(staple fiber non-woven fabric)를 포함할 수 있고, 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질이 상기 부직포의 섬유 내에 임베딩(embedding)될 수 있다.
계속해서 상기 조화 부재는 다성분 부직포, 특히 스펀 본디드 부직포 또는 스테이플 파이버 부직포를 포함할 수 있고, 이때 상기 다성분 부직포는 코어 영역 및 상기 코어 영역을 둘러싸는 외부 영역을 포함하는 섬유를 포함한다. 상기 코어 영역 및 상기 외부 영역의 화학적 및/또는 물리적 특성들은 서로 구분된다. 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질은 부직포 섬유의 외부 영역 내에만 임베딩되어 있다.
계속해서 조화 부재의 관통 개구들은 벌집 모양, 원형, 타원형, 직사각형 및 다각형 횡단면을 가질 수 있다.
상기 조화 부재는 평면 라멜라들에 의해 형성되어 있는 횡단면을 가질 수 있고, 특히 성형(star-shaped) 횡단면을 가질 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 조화 부재는 플라스틱으로부터 형성될 수 있고, 이때 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질은 밀봉된 방향족 물질로서 조화 부재의 부재 몸체 관련 플라스틱의 폴리머 매트릭스 내에 삽입되어 있다.
추가 일 실시 형태에 따르면, 공기 조화 부재는 다성분 플라스틱을 구비하여 형성될 수 있고, 이때 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질은 밀봉된 방향족 물질로서 공기 조화 부재의 부재 몸체의 제1 플라스틱의 폴리머 매트릭스 내에 삽입되어 있고, 이때 상기 제1 플라스틱은 의도한 대로 공기 조화 부재의 방향면들의 표면에 배치되어 있으며, 그리고 적어도 하나의 제2 플라스틱(다시 말해 예를 들어 다른 하나의 플라스틱 재료, 다른 하나의 재료 구조 등)은 조화 부재의 코어 내에 삽입되어 있다. 방향 부재를 표면 가까이에 배치함으로써, 공기 흐름으로의 방출이 개선되고, 사용되는 방향족 물질의 양은 감소할 수 있다.
조화 부재를 가열하여 하나 또는 다수의 방향족 물질의 방출률을 제어하기 위해, 상기 공기 조화 부재에는 가열 장치가 제공될 수 있다.
특히, 공기 흐름 내로 공급되는 방향족 물질의 농도는 부재와 주변 사이 온도 구배 및 주변 대기에 대한 부재 내부의 방향족 물질의 부분 압력차/농도에 의해 달성될 수 있다.
실시 형태들은 하기에서 첨부된 도면들에 의해 더 상세하게 설명된다. 도면부에서:
도 1은 내부 공간용 공기 조화 시스템의 개략도이고;
도 2a 및 도 2b는 조화 장치의 가능한 일 실시 형태의 상세 측면도 및 상세 횡단면도이며;
도 3은 추가 일 조화 장치의 상세 단면도이고;
도 4는 추가 일 조화 부재의 횡단면도이며; 그리고
도 5a 및 도 5b는 조화 부재로서 부직포의 횡단면도 및 부직포를 절단한 확대 단면도이다.
도 1은 내부 공간, 예를 들어 자동차 등의 내부 공간을 위한 공기 조화 시스템(1)을 개략적으로 보여준다. 상기 공기 조화 시스템(1)은 주변으로부터 신선 공기를 흡인하고 공기 유동을 제공하기 위해 팬(2)을 포함하며, 이어서 상기 공기 유동은 공조 공기의 냉각 또는 가열을 위해 열교환기(3)를 통해 안내된다.
흐름 방향으로 볼 때 열교환기(3)의 다음에서, 공기 조화 장치(4)는 내부 공간(5) 내로 유입되기 전의 공기 유동 내에 배치되어 있다. 특히, 상기 공기 조화 장치(4)는 상기 내부 공간(5) 내 공기 배출구(6) 상에 직접 배치되어 있거나, 또는 상기 공기 배출구(6)의 최대한 가까이에 배치되어 있고 교체 가능하게 상기 공기 유동 내에 배치될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 공기 조화 장치(4)의 상이한 도면을 보여준다. 도 2a에는 공조 공기의 유동 방향에 상응하는 길이 방향(L)을 따라서 공기 조화 장치의 단면도가 도시되어 있다. 도 2b는 상응하는 횡단면도를 보여준다. 도 2a는 공기 조회 시스템(1)의 유동 경로(7) 내에 배치되어 있는 조화 부재(41)를 구비한 공기 조화 장치(4)를 보여준다. 상기 조화 부재(41)는 상기 유동 경로(7)를 따라서 연장되는 다수의 관통 개구(42)를 포함하고, 관통 개구들의 내부 표면들은 실질적으로 서로 평행하게 진행된다. 관통 개구(42)들의 내부 표면들은 전체적으로 또는 부분적으로 방향면(43)으로서 형성될 수 있다.
조화 부재(41)의 부재 몸체는 덕트 구조 대신에 유동 경로 내에 배치된 라멜라들을 포함할 수 있는데, 예를 들어 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이, 별 모양으로 배치된 라멜라들을 포함할 수 있고, 상기 라멜라들의 외부 표면들은 유동 경로에 대해 평행하게 연장되고 전체적으로 또는 부분적으로 방향면(43)으로서 형성되어 있다.
방향면(43)들의 영역 내에서 표면적들에는 방향족 물질이 공급될 수 있거나, 또는 상기 표면들은 밀봉된 방향족 물질들을 포함할 수 있다.
조화 부재(41)의 관통 개구(42)들은 단면도에서 벌집 모양의 구조, 원형 횡단면 또는 그 밖의 횡단면적 형태를 가질 수 있다. 상기 조화 부재(41)는 유동 방향으로 1 내지 10㎝의 길이를 가질 수 있다. 특히, 조화 부재(41)의 길이(L[㎝])와 단면적(Q[㎠])의 비율은 L/Q=0.1 또는 그 미만일 수 있다.
도 4는 일 예시로서, 다성분 사출 성형 플라스틱 부재로서 형성된 추가 일 조화 부재(51)의 횡단면도를 보여준다. 상기 조화 부재는 방향족 물질들이 전혀 제공되지 않거나 부분적으로만 제공되는 제1 플라스틱 재료로부터 형성된 부재 코어(52)를 포함한다. 상기 부재 코어(52)는 관통 개구(53)들을 포함하는데, 상기 관통 개구들은 본 실시 예에서 정사각형 횡단면을 갖지만, 이와 같은 형태의 횡단면으로만 제한되지는 않는다. 따라서 다른 횡단면 형태들도 제공될 수 있고 바람직할 수 있다.
상기 관통 개구(53)들 내 표면들에는 제2 플라스틱 재료를 구비한 코팅부(54) 또는 층이 제공되어 있다. 상기 제2 플라스틱 재료에는 전술된 방법들 중 하나의 방법으로 방향족 물질들이 제공되어 있고, 이때 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질은 상기 제2 플라스틱 재료 내에만 제공되어 있다. 그럼으로써 상기 적어도 하나의 방향족 물질은 표면 가까이에 위치 설정될 수 있고, 그 결과 상기 적어도 하나의 방향족 물질의 이용 효율이 개선될 수 있다.
조화 부재(41)의 부재 몸체는, 주로 예를 들어 PP, PES, PA 등과 같은 플라스틱으로부터 형성되어 있는 재료로부터 제조될 수 있다. 상기 공기 조화 부재(41)의 특히 표면들에는, 관류하는 공기 유동에 제공될 수 있는 하나 또는 다수의 방향족 물질이 제공되어 있다. 이를 위해 상기 방향족 물질(들)은 밀봉된 방향족 물질들로서 부재 몸체의 관련 플라스틱의 폴리머 매트릭스 내로 삽입될 수 있다. 상기 방향족 물질들은 시간이 흐르면서 상기 폴리머 매트릭스로부터 공기 유동에 제공되고, 이와 같은 공기 유동에 의해 내부 공간(5) 내로 전달된다.
방향족 물질들로는 통상의 "방향성(aromatic)" 물질들이 이용되며, 상기 방향성 물질들은 부재 몸체의 제조 공정 동안에 성형 공정(예컨대, 사출 성형 공정, 압출 성형 공정 또는 스피닝 공정)에서 밀봉되어 부재의 재료 구조 내에 삽입된다. 방향족 물질들로는 예를 들어 쿠마린, 벤질리덴 헵타날, 라임, 유게놀, 2-페닐에틸 알코올, 피페로날, 바닐린, 무스콘 및 말톨이 사용될 수 있다.
부재 몸체 내에서 폴리머 매트릭스 내에 밀봉된 방향족 물질들의 균일한 분포는 제조 공정에 의해, 여기서 특히 벌집 모양 몸체의 경우에는 사출 성형 공정 또는 압출 성형 공정에 의해, 또는 부직포 부재의 경우에는 스피닝 공정에 의해 결정된다.
관통 개구(42)들의 표면들로부터, 또는 조화 부재(41)의 재료로부터 방향족 물질(들)의 방출은 제어 가능한 가열 장치(44)에 의해 제어될 수 있고, 이때 방향족 물질들의 농도는 더 높은 온도에서 증가한다. 상기 가열 장치(44)는 바람직하게, 특히 온도 조절될 수 있는 전기 가열 장치로서 형성될 수 있다. 상기 가열 장치(44)는 바람직하게 부재 몸체의 길이에 걸쳐서 연장되도록 부재 몸체의 가장자리에 또는 부재 몸체의 중앙에 제공될 수 있다.
다수의 개별 관통 개구(42)를 구비한 조화 부재(41)의 형성에 의해 공조 공기의 공기 유동이 따라 지나는 표면이 현저히 증대될 수 있음으로써, 결과적으로 부재 몸체로부터 방향족 물질들의 흡수가 용이해진다.
계속해서, 공기 유동이 따라 흐르는 큰 표면은 관류하는 공조 공기 내에 포함된 오존을 감소시키는데, 이러한 오존은 일반적으로 임의의 표면들에 접촉함으로써 감소된다.
또한, 공기 흐름 내에서 난류가 감소하고, 공기 조화 장치(4)의 배출구 측에서 배출되는 공기 유동이 층을 이룸으로써, 유동 조정이 이루어진다. 이와 같은 상황은 조화 장치(4)의 배출구 측에서 유동 소음을 감소시킨다.
도 4는 일 예시로서, 다성분 사출 성형 플라스틱 부재로서, 또는 다성분 압출 성형 부재로서 형성된 추가 일 조화 부재(51)의 횡단면도를 보여준다. 상기 조화 부재는 방향족 물질들이 제공되지 않은 제1 플라스틱 재료로부터 형성된 부재 코어(52)를 포함한다. 상기 부재 코어(52)는 관통 개구(53)들을 포함한다. 상기 관통 개구(53)들에는 본 실시 예에서 직사각형 횡단면이 제공되어 있다. 다성분 플라스틱 부재의 경우에는 관통 개구(53)들의 다른 횡단면들도 제공될 수 있다.
상기 관통 개구(53)들 내 표면들에는 제2 플라스틱 재료를 구비한 코팅부(54) 또는 층이 제공되어 있다. 상기 제2 플라스틱 재료에는 전술된 방법들 중 하나의 방법으로 방향족 물질들이 제공되어 있다. 그럼으로써 상기 방향족 물질들은 표면 가까이에 배치될 수 있고, 그 결과 방향족 물질들의 이용 효율이 개선될 수 있다.
상기 부재 코어(52) 내에는 전술된 바와 같은 가열 장치(55)가 임베딩될 수 있다.
도 5는 일 예시로서, 다성분 부직포 부재로서 형성된 추가 일 조화 부재(61)의 횡단면도를 보여준다. 상기 다성분 부직포 부재(61)는 방향족 물질들이 전혀 제공되지 않거나 또는 부분적으로만 제공되는 제1 플라스틱 재료로부터 형성된 부재 코어(63)를 포함하는 섬유(62)로 구성된다. 제2 플라스틱 재료(64)는 섬유의 횡단면도에서 상기 섬유(62)를 완전히 둘러싸는 외부 재킷으로서 도시되어 있다. 대안적으로 제2 플라스틱 재료는 섬유(62)를 단지 부분적으로 덮을 수 있으며, 다시 말해 전체적으로 덮지 않을 수 있다. 관통 개구(65)들 내 방향면들은 상기 제2 플라스틱 재료(64)에 의해 덮인 표면들 또는 상기 제2 플라스틱 재료에 의해 코팅되어 있는 부재 코어(63)의 표면들에 상응한다. 상기 제2 플라스틱 재료(64)에는 전술된 방법들 중 하나의 방법으로 방향족 물질들이 제공되어 있다. 그럼으로써 상기 방향족 물질들은 표면 가까이에 배치될 수 있고, 그 결과 방향족 물질들의 이용 효율이 개선될 수 있다.
조화 부재(61)의 관통 개구(65)들은 횡단면도에서 불균일하게 그리고 가변적으로 배치될 수 있고 섬유 사이 자유로운 중간 공간들에 상응한다. 상기 조화 부재(61)는 유동 방향으로 1 내지 5㎝의 길이를 가질 수 있다. 특히, 조화 부재(61)의 길이(L[㎝])와 단면적(Q[㎠])의 비율은 L/Q=0.05 또는 그 미만일 수 있다.
상기 다성분 부직포 부재는 PP, PES, PET, PA, PBT의 재료 클래스(material class)들 중 하나 또는 다수의 플라스틱으로 구성될 수 있고, 이때 상기 제1 플라스틱 재료와 상기 제2 플라스틱 재료는 예를 들면 온도 안정성, 용융점 또는 연화점과 같은 물리적 특성들에서만 서로 구분될 수 있다.
1: 공기 조화 시스템
2: 팬
3: 열교환기
4: 공기 조화 장치
5: 내부 공간
6: 공기 배출구
41: 조화 부재
42: 관통 개구
43: 방향면
44: 제어 가능한 가열 장치
51: 조화 부재
52: 부재 코어
53: 관통 개구
54: 코팅부
55: 가열 장치
61: 조화 부재
62: 섬유
63: 섬유 코어
64: 섬유 외부 영역
65: 관통 개구
7: 유동 경로

Claims (10)

  1. 공기 조화 시스템(1)의 공기 유동을 위한 공기 조화 장치(4)로서,
    유동 방향으로 부분적으로 또는 완전하게 연장되는 하나 또는 다수의 관통 개구(42, 53, 65)를 구비한 조화 부재를 포함하고, 이때 상기 관통 개구(42, 53, 65)들은 유동 방향으로 뻗은 방향면(air fragrancing surface)(43)들을 포함하며, 상기 방향면들은 관류하는 공기 유동에 하나 또는 다수의 방향족 물질(fragrance substance)을 방출하도록 형성되어 있고,
    상기 조화 부재가 다성분 부직포를 포함하고, 이때 상기 다성분 부직포는 코어 영역 및 상기 코어 영역을 둘러싸는 외부 영역을 갖는 섬유를 포함하며, 상기 코어 영역 및 상기 외부 영역의 화학적 특성 및 물리적 특성 중의 한 가지 이상의 특성이 서로 구분되고, 그리고 이때 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질이 상기 부직포 섬유의 외부 영역에만 임베딩되어 있는,
    공기 조화 장치(4).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조화 부재가 스펀 본디드 부직포(spun-bonded non-woven fabric) 또는 스테이플 파이버 부직포(staple fiber non-woven fabric)를 포함하고, 방향족 물질들 중 적어도 하나의 방향족 물질이 상기 부직포 섬유에 임베딩(embedding)되어 있는, 공기 조화 장치(4).
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조화 부재를 가열하여 하나 또는 다수의 방향족 물질의 방출률을 제어하기 위해, 상기 조화 부재에 가열 장치(44, 55)가 제공되어 있는, 공기 조화 장치(4).
  9. 공기 조화 시스템(1)의 공기 유동 내에 배치된, 제1항 또는 제2항에 따른 공기 조화 장치(4)를 포함하는 자동차 내부 공간을 위한 공기 조화 시스템(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기 조화 시스템(1)이 공기 배출구(6)를 가지며, 이때 상기 공기 조화 장치(4)는 상기 공기 배출구(6)의 상류에 배치되어 있으며, 교체 가능하게 지지되어 있는, 공기 조화 시스템(1).
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