KR20040046186A - 차량용 냉방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 차량용 냉방 시스템이 엔진이 작동되어야만 냉방이 수행되므로 에너지의 소모가 수반되고, 엔진을 일정 시간 이상 작동시킨 이후에 냉방 시스템을 작동시켜야 하므로 초기 시동시 무더운 환경 속에 운전자가 노출되는 문제점이 있기 때문에,

외부 열을 이용하여 전기로 변환시키는 열전발전소자와, 상기 열전발전소자에서 발생된 전기를 저장하는 축전지와, 냉매의 순환을 통해 자동차를 냉방시키는 냉방계와, 엔진의 동력을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제1구동수단과, 상기 축전지의 전원을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제2구동수단과, 상기 제1구동수단 또는 제2구동수단 중 어느 하나가 작동되도록 선택하는 선택 스위치로 구성됨으로써,

무더운 날씨에 자동차를 실외 주차시킬 때 실내 온도 증가의 주범인 햇빛의 열을 전기로 변환시킨 후 이 전기로 냉방계를 작동시킬 수 있도록 하여 에너지의 소모없이 실내 온도를 낮출 수 있도록 한 차량용 냉방 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 냉방 시스템{Cooling system for vehicle }

본 발명은 차량의 내부를 냉방시키는 차량용 냉방시스템에 관한 것으로서, 특히 여름철에 차량 내부의 온도가 높아졌을 때 엔진을 구동시키지 않고도 차량을 냉방시킬 수 있도록 하여 에너지의 낭비를 방지함은 물론 쾌적한 상태에서 운전을 시작할 수 있도록 하는 차량용 냉방 시스템에 관한 것이다.

종래의 차량용 냉방 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 냉매회로를 이용한 것으로서, 냉매를 압축시키는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매를 응축시키는 콘덴서(14)와, 상기 콘덴서(14)에서 응축된 냉매를 단열팽창시키는 팽창밸브(13)와, 상기 팽창밸브(13)를 통해 공급된 냉매가 증발되는 것을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 냉매를 상기 압축기(11)로 보내는 증발기(12)와, 엔진(10)에 의하여 회전되는 풀리(17)가 상기 압축기(11)를 작동시키는 것을 단속하는 마그네트 클러치(20)와, 상기 증발기(12)의 일측에 설치되어 냉각된 공기를 실내로 송풍하는 블로 모터(15)와, 상기 콘덴서(14)의 일측에 설치되어 외부 공기를 흡입함으로써 상기 콘덴서(14)의 응축기능을 강화시키는 쿨링 팬(16)으로 구성되어 있다.

상기 마그네트 클러치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 압축기(11)의 축(11')에 고정되고 상기 풀리(17)와의 사이에 베어링(18)이 개재된 로터(21)와, 상기 풀리(17)에 판 스프링(25)으로 연결되어 풀리(17)와 일체로 회전되고 압축기(11)를 구동시키면 상기 로터(21)에 밀착되어 상기 풀리(17)의 회전력이 로터(21)로 전달되도록 하는 클러치 링(24)과, 상기 압축기(11)에 장착된스테이터(22)에 설치되고 압축기(11)를 작동시킬 때 자화되어 상기 클러치 링(24)이 로터(21)에 밀착되게 하는 마그네트 코일(23)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 차량용 냉방 시스템은 엔진이 작동중일 때 압축기를 가동시켜야만 차량 냉방이 이루어진다.

엔진(10)이 작동된 상태에서 냉방 스위치를 넣으면 압축기(11)가 작동되어 냉매를 압축함으로써 냉매가 순환된다. 즉, 냉방 스위치를 넣으면 마그네트 클러치(20)의 마그네트 코일(23)이 자화되어 클러치 링(24)을 로터(21)에 밀착시키게 된다. 이때, 클러치 링(24)이 연결된 풀리(17)가 엔진(10)에 의해 회전되고 있는 상태이므로, 로터(21) 역시 풀리(17)와 함께 회전하게 되고 상기 로터(21)의 회전에 따라 압축기(11)가 작동되는 것이다. 물론, 냉방 스위치가 오프된 경우에는 마그네트 코일(23)의 자화가 해제되므로 상기 클러치 링(24)은 판 스프링(25)에 의하여 초기 위치로 복귀되며, 상기 클러치 링(24)이 분리됨에 따라 로터(21)의 회전은 중지되고 풀리(17)만이 로터(21)와의 사이에 베어링(18)을 개재한 상태로 회전하게 된다.

상기 압축기(11)가 작동됨에 따라 냉매는 냉매 사이클을 따라 순환하게 되며, 냉매가 순환됨에 따라 증발기(12) 주변의 공기는 냉각되고 콘덴서(14) 주변의 공기는 뜨거워지게 된다. 이때, 상기 증발기(12)의 일측에 설치된 블로 모터(15)가 작동되어 냉각된 공기를 실내로 송풍하게 되므로 실내의 온도는 내려가게 되며, 콘덴서(14)주변의 공기는 쿨링 팬(16)에 의해 외부 공기가 유입됨에 따라 외부 공기에 밀려 후퇴하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 차량용 냉방 시스템은 엔진이 작동되어야만 냉방이 수행되므로 에너지의 소모가 수반되고, 엔진을 일정 시간 이상 작동시킨 이후에 냉방 시스템을 작동시켜야 하므로 초기 시동시 무더운 환경 속에 운전자가 노출되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 차량용 냉방 시스템은 압축기를 작동시키기 위해서는 반드시 엔진을 구동시켜야 하므로 차량의 운행이 필요하지 않은 상황에서 실내를 냉방하고자 하는 경우 에너지가 낭비된다. 또, 압축기를 구동시키기 위해서는 일정 이상의 토크를 요구하게 되므로 최소한의 토크가 얻어질 때까지 엔진을 구동시켜야만 압축기를 구동시킬 수 있다. 따라서, 시동 직후부터 압축기 구동을 위한 최소한의 토크가 얻어질 때까지 운전자는 매우 무더운 환경 속에 노출되며, 이를 피하기 위하여 운전자가 시동을 걸고 차량의 밖으로 피하는 경우도 많다. 물론, 실내의 온도를 하강시키기 위하여 차량을 시동하기 전에 자동차의 문을 개방시켜 두게 되면, 운전자가 무더운 환경 속에 노출되는 시간을 줄일 수는 있다.

다시 말해서, 여름철과 같이 기온이 높은 날씨에 자동차를 실외에 주차시킨 경우 차 실내의 온도가 너무 높아 운전하기가 곤란하고, 차 실내의 온도를 하강시키기 위하여 냉방 시스템을 작동시킬 때 반드시 엔진을 구동시켜야만 하므로 에너지가 낭비되는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,무더운 날씨에 자동차를 실외 주차시킬 때 실내 온도 증가의 주범인 햇빛의 열을 전기로 변환시킨 후 이 전기로 냉방계를 작동시킬 수 있도록 하여 에너지의 소모없이 실내 온도를 낮출 수 있도록 한 차량용 냉방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 차량용 냉방 시스템이 개략적으로 도시된 블록도,

도 2는 종래의 요부 구성인 마그네트 클러치가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 차량용 냉방 시스템의 개념도,

도 4는 본 발명에 의한 차량용 냉방 시스템이 도시된 블록도,

도 5는 본 발명의 요부 구성인 열전발전소자의 설치 위치가 도시된 참고도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

51 : 열전발전소자 52 : 축전지

53 : 모터 54 : 클러치

55 : 선택 스위치 56 : 엔진

57 : 마그네트 클러치 58 : 풀리

60 : 냉방계 61 : 압축기

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 외부 열을 이용하여 전기로 변환시키는 열전발전소자와, 상기 열전발전소자에서 발생된 전기를 저장하는 축전지와, 냉매의 순환을 통해 자동차를 냉방시키는 냉방계와, 엔진의 동력을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제1구동수단과, 상기 축전지의 전원을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제2구동수단과, 상기 제1구동수단 또는 제2구동수단 중 어느 하나가 작동되도록 선택하는 선택 스위치로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 차량용 냉방 시스템은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 외부 열을 이용하여 전기로 변환시키는 열전발전소자(51)와, 상기 열전발전소자(51)에서 발생된 전기를 저장하는 축전지(52)와, 냉매의 순환을 통해 자동차를 냉방시키는 냉방계(60)와, 엔진(56)의 동력을 이용하여 상기 냉방계(60)의 압축기(61)를 작동시키는 제1구동수단과, 상기 축전지(52)의 전원을 이용하여 상기 냉방계(60)의 압축기(61)를 작동시키는 제2구동수단과, 상기 제1구동수단 또는 제2구동수단 중 어느 하나가 작동되도록 선택하는 선택 스위치(55)로 구성된다.

상기 제1구동수단은 상기 압축기(61)의 축에 회전 가능하게 설치되고 엔진(56)에 의해 회전되는 풀리(58)와, 상기 압축기(61)에 설치되어 상기 풀리(58)와 압축기(61)의 축 사이를 선택적으로 연결하는 마그네트 클러치(57)로 구성된다. 여기서, 상기 마그네트 클러치(57)는 종래의 그것과 마찬가지로 구성된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(11)의 축(11')에 고정되고 상기 풀리(17)와의 사이에 베어링(18)이 개재된 로터(21)와, 상기 풀리(17)에 판 스프링(25)으로 연결되어 풀리(17)와 일체로 회전되고 압축기(11)를 구동시키면 상기 로터(21)에 밀착되어 상기 풀리(17)의 회전력이 로터(21)로 전달되도록 하는 클러치 링(24)과, 상기 압축기(11)에 장착된 스테이터(22)에 설치되고 압축기(11)를 작동시킬 때 자화되어 상기 클러치 링(24)이 로터(21)에 밀착되게 하는 마그네트 코일(23)로 구성된다. 여기서, 마그네트 스위치의 구성 및 작용은 종래의 그것과 동일하므로 따로 도면으로 도시하지 않고 도 2를 인용하여 설명하였으며 추가적인 작동 설명은 생략한다.

또, 상기 제2구동수단은 상기 축전지(52)에서 공급된 전원에 의해 작동되는 모터(53)와, 상기 모터(53)의 축과 상기 압축기(61)의 축을 연결하거나 분리시키는 클러치(54)로 구성된다. 그리고, 상기 열전발전소자(51)는 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 후드 및 루프의 내부에 설치되며, 차량의 트렁크 등에도 설치될 수 있다. 물론, 상기 열전발전소자(51)가 설치된 부분은 열을 잘 흡수할 수 있는 색깔로 도색할 수도 있으나, 이는 전체적인 미관을 고려한 후에 실시하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 차량용 냉방 시스템은 햇빛의 열을 전기로 변환시킨 후 이 전기로 냉방계의 압축기를 작동시키게 된다.

무더운 여름철에 차량을 실외에 주차시키게 되면 차량에는 뜨거운 햇빛이 내려 쬐게 되어 차량의 온도가 올라가게 된다. 이때, 차량의 후드 및 루프의 내부에 있는 열전발전소자(51)는 햇빛의 열을 이용하여 전기를 발생시키게 되며, 발생된 전기는 축전지(52)에 저장된다. 그런데, 햇빛의 열이 열전전자소자(51)에 의해 전기로 변환됨에 따라 차량의 온도 증가에 소요되는 에너지의 양이 감소되므로, 열전발전소자(51)를 채용할 경우 차량의 온도 증가 속도는 둔화되는 부수적인 효과도 얻을 수 있다.

이후, 주차된 차량을 운행하려는 경우 축전지(52)의 전기를 이용하여 냉방계(60)의 압축기(61)를 구동시키게 된다. 즉, 선택 스위치(55)를 조작하여 모터(53)가 작동되도록 하고 클러치(54)를 이용하여 모터(53)의 축과 압축기(61)의 축을 연결한다. 따라서, 축전지(52)의 전기에 의해 모터(53)가 작동되고, 상기 모터(53)의 작동에 따라 압축기(61) 역시 작동된다. 상기 압축기(61)가 작동됨에 따라 냉방계(60)가 구동되어 실내를 냉방하게 된다.

그 결과 운전자는 엔진(56)을 구동시키지 않고도 쾌적한 환경 하에서 운전을 시작할 수 있게 된다. 물론, 상기 선택 스위치(55)의 조작을 위하여 운전자가 차량에 탑승해야 하는 불편은 감수해야 하지만, 원격 시동이 가능한 차량의 경우에는 상기한 선택 스위치(55) 역시 원격으로 조작할 수 있도록 하여, 차량의 온도가 적정한 수준으로 내려간 이후에 탑승할 수도 있다.

그런데, 상기 축전지(52)에서 나오는 전기만으로 압축기(61)를 계속 작동시키는 것은 거의 불가능하므로, 일정 시간이 경과되어 상기 축전지(52)에서 나오는 전기가 약해질 경우에는 엔진(56)의 구동력을 이용하여 냉방계(60)를 작동시켜야 한다. 즉, 엔진(56)을 구동시킨 후 선택 스위치(55)를 조작하여 마그네트 클러치(57)가 풀리(58)와 압축기(61)의 축을 연결하도록 하여 엔진(56)의 구동력에 의하여 압축기(61)가 작동되도록 하여야 한다. 물론, 상기 선택 스위치(55)의 조작에 따라 모터(53)의 동작은 중지되고 클러치(54)에 의한 모터(53)의 축과 압축기(61)의 축 사이의 연결이 해제되는 것은 당연하다. 엔진(56)의 구동력에 의해 압축기(61)가 작동되면 냉방계(60) 내에서의 냉매 유동이 시작되어 차량의 냉방이 가능하게 된다.

상기 선택 스위치(55)는 축전지(52)의 용량이나 기온 및 날씨 조건 등에 따라 냉방계(60)의 구동 방식을 변경하는 것으로, 기온이 높지 않거나 흐린 날 또는 축전지(52)가 충분히 충전되지 않은 상태에서는 엔진 구동에 의한 냉방이 수행되도록 마그네트 클러치(57)를 작동시키게 되며, 기온이 높은 날 및 축전지(52)의 충전량이 충분한 경우에는 모터(53) 및 클러치(54)를 이용하여 축전지(52)의 전기에 의하여 냉방이 수행되도록 하게 된다.

상기 축전지(52)를 이용하여 냉방하는 경우는 무더운 날씨에 차량이 실외 주차됨으로 인하여 차량 내부의 온도가 상승되고 햇빛의 열에 의하여 축전지(52)에 전기가 충분히 충전되었을 때에만 가능하다. 그러나, 날씨가 흐리거나 온도가 높지 않은 경우에는 전기가 축전지(52)에 충분히 충전되지 않게 되므로 축전지(52)를 이용한 냉방이 거의 불가능하게 된다. 그런데, 날씨가 흐리거나 온도가 그리 높지 않은 상황에서는 차량 내부의 온도 역시 그리 높아지지 않게 되므로, 구태여 축전지(52)를 이용한 냉방을 수행할 필요는 없다. 따라서, 이와 같은 경우에는 곧바로 엔진(56)을 시동한 후 엔진(56)의 구동력을 이용하여 냉방계(60)를 구동시키면 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 무더운 여름철에 차량을 실외에 주차시킴으로 인하여 차실내의 온도가 증가하게 되면, 열전발전소자(51)를 이용하여 햇빛의 열을 전기로 변환시킨 후 이 전기를 이용하여 압축기(61)를 작동시킴으로써 차량을 시동하기 전에 차실내를 냉방할 수 있게 된다. 이때, 엔진(56)이 작동되지 않아도 되므로 연료 소모가 없어 비용을 절감할 수 있고 보다 쾌적한 환경에서 차량을 시동한 후 운전을 시작할 수 있게 된다.

또, 축전지(52)에 저장되는 전기를 발생시키는 열전발전소자(51)가 외부의 열, 즉 햇빛의 열을 이용하게 되므로 공해물질을 배출하지 않게 되어 환경 보호 측면에서도 유리하다. 또한, 냉방계(60)의 구성을 별도로 하지 않고 기존의 냉방계를 이용하게 되므로, 추가적인 설치비용이 거의 소요되지 않고 레이 아웃의 문제 역시 거의 발생되지 않게 된다.

다시 말해서, 본 발명의 차량용 냉방 시스템은 무더운 여름철에 실외에 주차된 차량에 내려 쬐는 햇빛의 열을 전기로 변환하여 냉방계를 구동하게 되므로 연료를 소모하지 않고도 실내를 냉방할 수 있게 되어 에너지의 소비가 감소되고 공해물질을 배출하지 않아 환경적으로도 유리한 이점이 있다.

또한, 햇빛의 열이 대부분 열전발전소자에 의하여 전기로 변화되므로 실내 온도의 상승 효과가 감소되어 차 실내의 온도가 너무 올라가지 않게 되므로 냉방 효과가 상승되는 다른 이점이 있다.

Claims (5)

1. 외부 열을 이용하여 전기로 변환시키는 열전발전소자와, 상기 열전발전소자에서 발생된 전기를 저장하는 축전지와, 냉매의 순환을 통해 자동차를 냉방시키는 냉방계와, 엔진의 동력을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제1구동수단과, 상기 축전지의 전원을 이용하여 상기 냉방계의 압축기를 작동시키는 제2구동수단과, 상기 제1구동수단 또는 제2구동수단 중 어느 하나가 작동되도록 선택하는 선택 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전발전소자는 차량의 후드 및 루프의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1구동수단은 상기 압축기의 축에 회전 가능하게 설치되고 엔진에 의해 회전되는 풀리와, 상기 압축기에 설치되어 상기 풀리와 압축기의 축 사이를 선택적으로 연결하는 마그네트 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 마그네트 클러치는 상기 압축기의 축에 고정되고 상기 풀리와의 사이에 베어링이 개재된 로터와, 상기 풀리에 판 스프링으로 연결되어 풀리와 일체로 회전되고 압축기를 구동시키면 상기 로터에 밀착되어 상기 풀리의 회전력이 로터로 전달되도록 하는 클러치 링과, 상기 압축기에 장착된 스테이터에 설치되고 압축기를 작동시킬 때 자화되어 상기 클러치 링이 로터에 밀착되게 하는 마그네트 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제2구동수단은 상기 축전지에서 공급된 전원에 의해 작동되는 모터와, 상기 모터의 축과 상기 압축기의 축을 연결하거나 분리시키는 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방 시스템.