KR19990029212U - 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치에 관한 것으로, 압축공기컴프레셔(20)가 장착된 차량에서 별도의 냉매용컴프레셔(40)를 작동시키기 위한 수단 및 블로어모터 없이 그 압축공기컴프레셔(20)로부터의 압축공기를 이용하여 에어컨 장치를 가동시키기 위해, 엔진(10)에 구동벨트(2)로 연결되어 압축공기를 배출하는 압축공기컴프레셔(20)와, 상기 압축공기에 의해 임펠러(41)가 구동되어 냉매를 압축시키는 냉매용컴프레셔(40)와, 상기 냉매용컴프레셔(40)로부터의 냉매를 액화시키는 콘덴서(50)와, 상기 콘덴서(50)로부터의 냉매중에서 액체와 기체를 분리하는 리시버드라이어(60)와, 상기 리시버드라이어(60)로부터의 냉매를 기화시켜 압축공기를 냉각시키는 증발기(70)를 포함하여 이루어진 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치에 관한 것이다.

Description

압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치

본 고안은 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 압축공기컴프레셔가 장착된 차량에서 별도의 냉매용컴프레셔를 작동시키기 위한 수단 및 블로어모터 없이 그 압축공기컴프레셔로부터의 압축공기를 이용하여 에어컨 장치를 가동시킬 수 있는 압축공기를 이용한 에어컨 장치(Air conditioning system using compressed air for a vehicle)에 관한 것이다.

일반적으로 차량 실내의 공기 조절은 냉매가 증발하는 잠열을 이용한다. 물체는 고체, 액체, 기체의 3가지 상태로 변할 때, 대량의 열량을 필요로 하는데 이 상태의 변화에 필요한 열을 잠열이라고 한다. 압력이 일정하면 이 상태의 변화 중 물체의 온도는 변하되지 않는다. 냉매라는 것은 잠열의 교환을 실행하고 냉각 작용의 매체를 담당하는 물질로서 R12(CC12F2), R22(CHC1F2)가 대표적이며, 차량용 에어컨 장치 및 룸 에어컨 장치로 사용되는 냉매는 대기 오염 방지를 위해 프롬 사용 규제에 대응하기 위한 대체 냉매가 사용되기도 한다.

상기한 에어컨 장치중에서 차량용 에어컨 장치(100')의 일반적인 구성을 도1에 도시하였으며 이를 이용하여 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저 엔진에 구동벨트가 연결되어 있음으로써 가스 상태의 냉매를 흡입하여 압축하고 이를 고온, 고압의 가스로 변화시켜 배출하는 냉매용컴프레셔(10')와, 상기 냉매용컴프레셔(10')로부터의 고온, 고압의 가스를 엔진의 쿨링팬(도시하지 않음)에 의해 차량 밖의 공기를 받아들임으로써 냉각시켜 응축된 잠열을 빼앗아 액화시키는 콘덴서(20')와, 상기 액화된 냉매를 유입하여 가스와 액체로 분리시키는 리시버드라이어(30')와, 상기 리시버드라이어(30')를 통과한 냉매를 이용하여 차량 실내의 공기가 증발하는데 필요한 잠열을 흡수하여 실내의 공기를 냉각시킴과 동시에 기화시켜 냉매용컴프레셔(10')로 다시 배출하는 증발기(40')로 이루어져 있다.

도면중 미설명부호 1'는 냉매관이고, 50'은 차량 실내의 공기를 증발기(40')로 보내어 냉풍으로 변화시키는 블로어모터이다.

이러한 구성을 하는 종래의 에어컨 장치(100')의 작동은 다음과 같다.

냉매용컴프레셔(10')는 가스 상태의 냉매를 흡입 및 압축하고 이를 고온, 고압(약 80℃,15Kg/cm²) 가스로 하여 콘덴서(20')로 배출한다. 상기 콘덴서(20')는 통과하는 냉매는 엔진의 쿨링팬에 의해 자동차 밖의 공기를 받아들임으로써 냉각하고 응축된 잠열을 빼앗아 액화된다.

이때의 온도는 약 60℃, 압력은 15Kg/cm²정도가 된다. 액화된 냉매는 곧 리시버드라이어(30')로 유입되어 가스와 액체가 분리된다. 여기서 상기 냉매중 고압의 액체 냉매는 급격하게 팽창되어 저온, 저압의 안개모양으로 되고 곧 증발기(40')로 흘러간다. 상기 증발기(40')에 들어온 냉매는 차량 실내의 공기로부터 증발하는데 필요한 잠열을 흡수하기 때문에 실내의 공기를 냉각시킴과 동시에 기화시킨 후 상기 컴프레셔(10')로 다시 흡입된다.

상기와 같이 냉매는 냉동 사이클 내를 계속 반복해 순환된다. 차량 실내의 공기는 냉매가 기화될 때 잠열을 빼앗겨 공기 중에 포함된 수분은 물로 방출되기 때문에 냉방 공기는 제습된 건조 공기로 되는 것이다.

이상에서와 같은 구조 및 작용을 하는 종래의 에어컨 장치는 상기 컴프레셔를 엔진에 구동벨트로 연결하여 작동시킴으로써 엔진의 출력을 감소시켜 차량이 언덕길이나 부하가 많이 걸린 상태로 운행될 때 시동이 꺼지거나 구동력이 감소되는 단점이 있다. 또한 상기 증발기에 실내의 공기를 유입하기 위한 별도의 블로어모터를 구비해야함으로써 에너지가 많이 소비되는 문제점이 있다.

더구나 상기와 같이 많은 풍량을 불어넣어 공기를 냉각시키는 블로어 방식으로서 승객에게 최적의 쾌적한 공기 조화 상태를 제공할 수 없는 단점이 있었다

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 고안의 목적은 압축공기컴프레셔가 장착된 차량에서 별도의 냉매용컴프레셔를 작동시키기 위한 동력 및 블로어모터 없이 그 압축공기컴프레셔로부터의 압축공기를 이용하여 에어컨 장치를 가동시킬 수 있는 압축공기를 이용한 에어컨 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 일반적인 차량용 에어컨 장치의 구성을 도시한 상태도

도 2는 본 고안에 의한 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치의 구성을 도시한 상태도

* 도면의주요부분에대한부호의설명 *

2:구동벨트, 4:압축공기관, 6:냉매관, 8:노즐, 10:엔진, 20:압축공기컴프레셔, 30:압축공기탱크, 31,71:드레인코크, 40:냉매용컴프레셔, 41:임펠러, 50:콘덴서, 60:리시버드라이어, 70:증발기, 80:제어부, 81:가변형솔레노이드밸브.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 압축공기를 이용한 에어컨 장치는 엔진에 구동벨트로 연결되어 압축공기를 배출하는 압축공기컴프레셔와, 상기 압축공기에 의해 임펠러가 구동되어 냉매를 압축시키는 냉매용컴프레셔와, 상기 냉매용컴프레셔로부터의 냉매를 액화시키는 컨덴서와, 상기 컨덴서로부터의 냉매중에서 액체와 기체를 분리하는 리시버드라이어와, 상기 리시버드라이어로부터의 냉매를 기화시켜 압축공기를 냉각시키는 증발기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 압축공기컴프레셔와 냉매용컴프레셔 사이에는 압축공기를 저장할 수 있도록 압축공기탱크를 더 설치할 수 있으며, 상기 임펠러와 증발기 사이에는 상기 압축공기컴프레셔로부터의 압축공기가 증발기로 배출되도록 압축공기관을 증발기에 연결하며, 상기 증발기에는 냉각된 압축공기가 배출될 수 있도록 차량의 실내를 향해 압축공기관을 더 설치한다. 또한 상기 압축공기관에는 배출되는 냉각된 압축공기량을 조절할 수 있도록 가변형솔레노이드밸브를 더 설치함으로써 본 고안의 목적을 달성할 수 있다.

이하 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치(100)의 구성을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 엔진(10)에는 구동벨트(2)로 연결되어 작동됨으로써 압축된 공기를 배출하도록 압축공기컴프레셔(20)가 설치되어 있고, 상기 압축공기컴프레셔(20)에는 압축된 공기를 임시로 저장할 수 있도록 압축공기관(4)으로 압축공기탱크(30)가 연결되어 있다.

그리고 상기 압축공기탱크(30)에는 수분을 외부로 제거하기 위한 드레인코크(31)가 설치되어 있고, 상기 압축공기탱크(30)에는 압축공기가 배출될 수 있도록 압축공기관(4)이 연결되어 있으며, 이 압축공기관(4)에는 임펠러(41)가 설치되어 있고, 상기 임펠러(41)는 냉매용컴프레셔(40)에 결합되어 있음으로서 냉매용컴프레셔(40)가 냉매를 고온, 고압의 냉매로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.

상기에서 냉매용컴프레셔(40)에는 냉매관(6)으로 연결되어 냉매를 액화시킬 수 있도록 콘덴서(50)가 연결되어 있는 것은 물론 상기 콘덴서(50)에는 도시하지 않은 엔진(10)의 쿨링팬에 의해 냉각풍이 제공될 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 콘덴서(50)에는 냉매관(6)으로 연결되어 냉매중에서 기체와 액체를 분리할 수 있도록 리시버드라이어(60)가 연결되어 있고, 상기 리시버드라이어(60)에는 공기가 증발하는데 필요한 잠열을 흡수하여 공기를 냉각시킬 수 있도록 증발기(70)가 연결되어 있으며, 상기 증발기(70)는 다시 냉매관(6)으로 냉매용컴프레셔(40)에 연결됨으로써 냉매가 계속 순환할 수 있도록 형성되어 있다.

여기서 상기 증발기(70)에는 수분을 외부로 배출하기 위해 드레인코크(71)가 설치되어 있고 한편, 상기 임펠러(41)가 위치되어 있는 압축공기관(4)은 상기 증발기(70)에 연결되어 임펠러(41)를 회전시킨 압축공기가 다시 증발기(70)로 흡입될 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 증발기(70)에 흡입된 압축공기는 상기 증발기(70)의 냉각작용에 의해 냉각된 후 차량의 실내로 배출될 수 있도록 다시 차량의 실내를 향하여 압축공기관(4)이 그 증발기(70)에 연결되어 있고, 상기 차량의 실내를 향하는 압축공기관(4)의 끝단은 노즐(8) 형태로 되어 있음으로써 압축공기가 극소적으로 팽창하면서 배출되어 압축공기가 더욱 하강하도록 이루어져 극소적으로 분사할 수 있도록 형성되어 있다.

그리고 상기 압축공기관(4)에는 차량 실내의 제어부(80)에서 상기 압축공기관(4)의 노즐(8)로 배출되는 냉각된 압축공기량을 조절할 수 있도록 가변형솔레노이드밸브(81)가 설치되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 고안의 특징적인 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 압축공기컴프레셔(20)는 엔진(10)에 구동벨트(2)로 연결되어 작동됨으로서 일정압력을 갖는 압축공기를 배출하고, 상기 압축공기는 압축공기탱크(30)에 임시로 저장되며 이렇게 압축공기를 저장하는 이유는 브레이크 등을 작동시에 부족해질 수 있는 압축공기량을 보충하기 위한 것이다.

그리고 상기 압축공기탱크(30)로부터의 압축공기는 압축공기관(4)을 따라 이동하여 냉매용컴프레셔(40)를 가동시키는 임펠러(41)를 회전시킴으로써 상기 냉매용컴프레셔(40)가 냉매를 흡입하여 압축하고 이를 고온, 고압의 가스 상태로 하여 콘덴서(50)로 배출하도록 한다.

상기에서 콘덴서(50)는 통과하는 냉매를 엔진(10)의 쿨링팬의 냉각풍을 이용하여 액화시키고 계속해서 액화된 냉매는 곧 리시버드라이어(60)로 유입되어 가스와 액체가 분리된다. 여기서 상기 냉매중 고압의 액체 냉매는 급격하게 팽창되어 저온, 저압의 안개모양으로 되고 곧 증발기(70)로 흘러간다.

한편, 상기 임펠러(41)를 회전시킨 압축공기는 상기 증발기(70)로 배출됨으로써 그 증발기(70)의 냉각에 의해 압축공기의 온도를 약 0℃이하로 낮추게 된다.

또한 상기 증발기(70)를 통과한 냉매는 다시 냉매용컴프레셔(40)로 배출됨으로써 냉매관(6)을 계속 순환하게 된다.

그리고 상기 증발기(70)에서 약 0℃이하로 냉각된 압축공기는 차량의 실내를 향해 설치된 압축공기관(4)을 통해 차량의 실내에 냉풍을 제공하게 된다. 여기서 상기 압축공기관(4)에는 차량 실내의 제어부(80)에 의해 제어되는 가변형솔레노이드밸브(81)에 의해 배출되는 냉각된 압축공기의 량을 조절할 수 있다.

한편, 상기 압축공기탱크(30)나 증발기(70)에는 드레인코크(31,71)가 설치되어 있는데 이를 이용하여 압축공기의 냉각으로 인한 수분을 제거하게 된다.

전술한 바와 같이 본 고안은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않으며 본 고안의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 여러 가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

이상에서와 같이 본 고안에 의한 압축공기컴프레셔를 이용한 차량의 에어컨 장치에 의하면, 별도의 냉매용컴프레셔를 작동시키기 위한 수단 없이 냉매용컴프레셔를 압축공기로 작동시킴으로써 에너지를 절감할 수 있으며 또한 블로어모터에 의한 냉각풍의 제공이 아닌 증발기를 통과한 압축공기로 0℃이하의 차가운 공기를 얻을 수 있음으로써 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 엔진(10)에 구동벨트(2)로 연결되어 압축공기를 배출하는 압축공기컴프레셔(20)와; 상기 압축공기에 의해 임펠러(41)가 구동되어 냉매를 압축시키는 냉매용컴프레셔(40)와; 상기 냉매용컴프레셔(40)로부터의 냉매를 액화시키는 콘덴서(50)와; 상기 콘덴서(50)로부터의 냉매중에서 액체와 기체를 분리하는 리시버드라이어(60)와; 상기 리시버드라이어(60)로부터의 냉매를 기화시켜 압축공기를 냉각시키는 증발기(70)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축공기컴프레셔(20)와 냉매용컴프레셔(40) 사이에는 압축공기를 저장할 수 있도록 압축공기탱크(30)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 임펠러(41)와 증발기(70) 사이에는 상기 압축공기컴프레셔(20)로부터의 압축공기가 증발기(70)로 배출되도록 압축공기관(4)이 증발기(70)에 연결된 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 증발기(70)에는 냉각된 압축공기가 배출될 수 있도록 차량의 실내를 향해 압축공기관(4)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 압축공기관(4)에는 배출되는 냉각된 압축공기량을 조절할 수 있도록 가변형솔레노이드밸브(81)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 차량용 에어컨 장치.