KR20050022930A - System for cooling/heating the vehicle using the thermoelectric element couples - Google Patents

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KR20050022930A
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Abstract

PURPOSE: A system for cooling and heating a vehicle by using a thermoelectric element is provided to speed up response while providing a pleasant environment by preventing generation of bad smell. CONSTITUTION: Pillar A heat exchanging parts(12,12a) are installed at right and left sides of a pillar A of a vehicle. Loop heat exchanging parts(14,16) are installed at the front and the rear of a loop. A pillar C heat exchanging part(18) is installed at a pillar C. Pillar B heat exchanging parts(20,22) are installed at a pillar B. An exhaust port and a suction port are formed at the pillar B to supply cool air or hot air generated from the pillar B heat exchanging parts. An air moving pipe is installed to contain one sides of the pillar B heat exchanging parts for exchanging heat between cool air or hot air and air. Springs and actuators adjust diameters of both ends of the air moving pipe. A switch input unit(40) inputs cooling, heating, and operation modes. A control unit(36) selectively supplies power to a specific heat exchanging part according to a signal of the switch input unit and operates the actuators. A power supply unit(38) supplies power.

Description

열전소자를 이용한 차량냉난방 시스템{System for cooling/heating the vehicle using the thermoelectric element couples}System for cooling / heating the vehicle using the thermoelectric element couples}

본 발명은 종래 차량냉난방 시스템보다 응답성이 빠르고, 공간을 적게 차지하며, 냉매를 사용하지 않음으로서 친환경적이고, 악취발생이 전혀 없으므로 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 열전소자를 이용한 차량냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle cooling and heating system using a thermoelectric element that is responsive than conventional vehicle cooling and heating system, occupies less space, and is eco-friendly by using no refrigerant, and has no odor. .

종래 차량에 사용되는 냉/난방 시스템은 엔진동력에 의해 가열된 냉매 또는 냉각수에 의해 외부의 공기를 열교환부에서 열교환시킴으로서 온도변화를 유도한 후에 실내로 유입시키는 방식을 사용하고 있다.Conventionally, a cooling / heating system used in a vehicle uses a method of inducing a temperature change by inducing heat from outside of the heat exchanger by exchanging external air with a refrigerant or cooling water heated by engine power, and then introducing it into a room.

예를 들어 난방시스템은 메인히터, 냉각수라인, 보조히터, 히터유닛, 송풍팬등으로 구성되며, 난방에 필요한 열을 엔진으로부터 생성된 고온의 냉각수를 냉각수라인을 통해 메인히터로 통과시키면서 냉각수의 열로 공기를 가열하여 차실로 공급한다. For example, a heating system consists of a main heater, a coolant line, an auxiliary heater, a heater unit, a blower fan, etc., and heats the coolant while passing the high temperature coolant generated from the engine to the main heater through the coolant line. The air is heated and supplied to the cabin.

한편, 냉방시스템은, 컴프레서, 리시브 드라이어, 콘덴서, 팽창밸브, 이베프레이터, 냉각팬, 송풍팬 등으로 구성된다. 냉방시스템의 작동상태는 다음과 같다. 콤프레서에서 고온고압 상태로 압축된 냉매는 리시브 드라이어를 통과한 후에 콘덴서에서 냉각된 후, 팽창밸브를 거쳐 실내의 이베프레이터에서 송풍팬을 통한 열교환에 의해 냉매가 증발되면서 실내공기를 냉각시키고 이후 증발된 냉매는 컴프레서로 환원되어 다시 압축된다. 이 때 컴프레서의 동력은 엔진의 회전에 의해 크랭크풀리로부터 벨트를 통해 컴프레서 풀리로 전달된 동력이다. 컴프레서 풀리에는 마그네틱 클러치가 설치되어서 이베프레이터에서 감지되는 온도에 따라서 동력을 전달 또는 차단한다.On the other hand, the cooling system is composed of a compressor, a receiving dryer, a condenser, an expansion valve, an evaporator, a cooling fan, a blowing fan, and the like. The operating conditions of the cooling system are as follows. After the refrigerant is compressed at high temperature and high pressure in the compressor, it is cooled in the condenser after passing through the receiving dryer, and then the indoor air is cooled by the heat exchange through the blower fan in the indoor evaporator through the expansion valve. The refrigerant is reduced to a compressor and compressed again. At this time, the power of the compressor is the power transmitted from the crank pulley to the compressor pulley by the rotation of the engine. Compressor pulleys are equipped with magnetic clutches to transfer or shut off power depending on the temperature detected by the evaporator.

그러나 종래 냉난방시스템은 차량의 원활한 운행을 방해하는 여러 가지 문제점이 있었다. 먼저 난방시스템을 예로 들면, 첫 째 작동시간까지의 딜레이와 둘 째 연비감소의 문제점이 있다. 다시말하면, 차량, 특히 디젤차량의 경우에는 냉간시 시동후 엔진 냉각수가 가열되어 히터의 기능을 정상적으로 수행하기 까지 적지않은 시간이 소요되며, 이를 위하여 보조히터를 가동하므로 연료소모가 증가되는 문제점이 있다. However, the conventional air conditioning and heating system has various problems that hinder the smooth running of the vehicle. Taking the first heating system as an example, there is a problem of delay until the first operating time and reduction of the second fuel economy. In other words, in the case of a vehicle, especially a diesel vehicle, it takes a long time for the engine coolant to be heated and perform a heater function normally after cold start, and for this purpose, there is a problem in that fuel consumption is increased because the auxiliary heater is operated. .

또한 냉방시스템은 첫 째 엔진동력의 소모로 인한 엔진출력의 감소와, 둘 째 응축/냉각 과정에서 발생되는 수분으로 인한 냉각계통의 부식과 곰팡이 발생등으로 인한 악취발생, 세 째 냉매사용으로 인한 환경문제의 발생등이다.In addition, the cooling system reduces the engine output due to the consumption of the first engine power, the odor caused by corrosion of the cooling system due to moisture generated during the condensation / cooling process, and the occurrence of mold. There is a problem.

더욱이, 종래 냉난방시스템은 엔진룸의 내부에 설치되어 많은 공간을 차지하며, 이로 인하여 엔진룸내부에 장착된 다른 시스템과의 상호간섭에 의한 오동작발생가능성의 문제점이 있었다.In addition, the conventional air-conditioning system is installed inside the engine room occupies a lot of space, and thus there is a problem of the possibility of malfunction due to mutual interference with other systems mounted inside the engine room.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 차량냉난방 시스템보다 응답성이 빠르고, 공간을 적게 차지하며, 냉매를 사용하지 않음으로서 친환경적이고, 악취발생이 전혀 없으므로 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 열전소자를 이용한 차량냉난방 시스템을 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is faster response than conventional vehicle heating and cooling system, occupies less space, environmentally friendly by not using a refrigerant, no odor generated at all is a pleasant environment It is to provide a vehicle cooling and heating system using a thermoelectric element that can be provided.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템은, 차량의 A필라 좌, 우측에 설치되는 A필라 열교환부; 루프의 전방과 후방에 설치되는 루프 열교환부; C필라에 설치되는 C필라 열교환부; B필라에 설치되는 B필라 열교환부; 상기 B필라 열교환부로부터 생성되는 냉기 또는 열기를 차실로 공급하기 위하여 B필라 내측에 형성된 배기구/흡기구; 상기 배기구/흡기구 사이에 B필라 열교환부의 일측면을 수용하도록 설치되어 냉기 또는 열기와 공기와의 열교환을 수행하는 공기이동관; 상기 공기이동관의 양단부의 직경을 조정하기 위한 스프링 및 액츄에이터; 냉난방 및 작동모드를 입력하기 위한 스위치입력부; 상기 스위치입력부의 신호에 따라서 특정 열교환부에 선택적으로 전원을 공급하며 상기 액츄에이터를 작동시키는 제어부; 및 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함한다.Vehicle heating and heating system using the thermoelectric element of the present invention for achieving the above object, A pillar heat exchanger is installed on the left and right sides of the pillar A of the vehicle; A loop heat exchanger installed at the front and the rear of the loop; C-pillar heat exchanger is installed on the C-pillar; A B-pillar heat exchanger installed at the B-pillar; An exhaust port / intake vent formed inside the B pillar to supply cold air or heat generated from the B pillar heat exchanger to the vehicle compartment; An air moving tube installed between the exhaust port / intake port to accommodate one side of the B-pillar heat exchanger to perform heat exchange between cold air or hot air and air; Springs and actuators for adjusting diameters of both ends of the air moving tube; A switch input unit for inputting air conditioning and an operation mode; A control unit selectively supplying power to a specific heat exchange unit according to a signal of the switch input unit and operating the actuator; And a power supply for supplying power.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 열전소자를 이용한 차량냉난방 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a vehicle cooling and heating system using the thermoelectric device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 1을 참고하여 본 발명에 사용되는 열전소자에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 열전소자는, 도 1의 (a)에 표시된 것과 같이, 서로 다른 도체, 즉 p와 n타입 도체(4,6)를 전극(8)을 이용하여 연결하고 직류전원을 인가하면 그 접합점에서 주울(joule)열 이외에 열의 발생 또는 흡수 현상이 발생된다는 펠티에 효과를 이용한 반도체 모듈이다. 이 때 주목할 점은 접합부분에 직류전원을 인가하면 전류의 방향에 따라서 흡열과 발열의 방향성을 가지는 것이다.First, the thermoelectric element used in the present invention will be briefly described with reference to FIG. 1. As shown in (a) of FIG. 1, a thermoelectric element is connected to different conductors, that is, p and n type conductors 4 and 6 by using an electrode 8, and a DC power source is applied to the joule at the junction point thereof. It is a semiconductor module using Peltier effect that heat generation or absorption phenomenon occurs in addition to joule heat. In this case, it should be noted that when a direct current power is applied to the junction, the heat absorbing and heating are directed according to the direction of the current.

이러한 원리를 이용하여 (b)와 같이 다수의 p 타입과 n 타입 도체(4,6)들을 좌우로 열거하는 방식으로 열교환부를 구성함으로서 발열, 흡열의 효율을 향상시킬 수 있다. 도면을 다시 참고하면, DC전원(전류)의 인가방향에 따라서 기판(2)에서는 흡열, 대향위치의 기판(2a)에서는 발열현상이 발생된다. 물론 인가방향을 반대로 하면 기판(2)에서는 발열, 기판(2a)에서는 흡열현상이 발생된다. 상기 열교환부는 충분한 발열 또는 흡열량을 얻기 위하여 크기를 증가시킬 수 있다. 상기한 열전소자는 주로 비스무스 텔루라이드와 같은 열펌핑효과가 높은 소재를 도체로 하여 구성된다.By using this principle, as shown in (b), a plurality of p-type and n-type conductors 4 and 6 may be arranged in a left-right manner so that the efficiency of heat generation and heat absorption can be improved. Referring back to the drawings, heat generation occurs on the substrate 2 in the direction in which the DC power supply (current) is applied, and on the substrate 2a at the opposite position. Of course, if the application direction is reversed, heat generation occurs in the substrate 2 and endothermic phenomenon occurs in the substrate 2a. The heat exchanger may increase in size to obtain sufficient exothermic or endothermic amount. The thermoelectric element is mainly composed of a material having a high heat pumping effect such as bismuth telluride as a conductor.

본 발명에 의하면, 종래 차량의 A/B/C 필라 및 루프에 도 2에 도시된 것과 같이 다수의 열교환부가 설치된다. 열교환부의 구조는 도 1의 (b)에 도시된 것과 유사하며 크기에 차이점이 있다. 특히 루프에 설치되는 루프 열교환부(14,16)는 필라에 비하여 루프의 크기가 크기 때문에 나머지 열교환부에 비하여 크게 하는 것이 바람직하다.According to the present invention, a plurality of heat exchangers are installed in the A / B / C pillar and the roof of the conventional vehicle as shown in FIG. 2. The structure of the heat exchanger is similar to that shown in (b) of FIG. 1 and differs in size. In particular, since the loop heat exchanger 14 and 16 installed in the loop have a larger loop size than the pillars, the loop heat exchanger 14 and 16 may be larger than the remaining heat exchanger.

A필라 열교환부(12,12a)(도면에서는 운전석의 좌측에 위치하는 하나의 열교환부(12)만이 표시됨)와 C필라 열교환부(18)는 필라의 양측면부에 설치되며, 또한 차량의 B필라 열교환부(20,22)도 양측면의 B필라에 각각 설치된다. 도 2에서 B필라 열교환부는 2개의 열교환부(20,22)만이 표시되었지만 열교환부의 갯수는 공간이 허용하는 한도내에서 증가시킬 수 있음은 명백하다.The A-pillar heat exchangers 12 and 12a (only one heat exchanger 12 positioned on the left side of the driver's seat is shown in the drawing) and the C-pillar heat exchanger 18 are installed at both sides of the pillar, and also the B-pillar of the vehicle. The heat exchange parts 20 and 22 are also provided in B pillars on both sides. Although only two heat exchangers 20 and 22 are shown in FIG. 2, it is clear that the number of heat exchangers can be increased to the extent that space permits.

상기와 같이 구성된 각각의 열교환부(12,12a,14,16,18,20,22) 들중에서 열교환부(12,12a)(14,16)(18)는 차체 표면에 부착되는 열전달재(미도시됨)를 통한 간접 냉난방 방식을 취하게 된다. 이에 비하여 B필라 열교환부(20,22)는 실내공기를 직접 흡입/배출하여 열교환을 하는 방식을 가진다. 한편, 각각의 열교환부들은 앞좌석과 뒷자석의 개별 냉난방을 할 수 있도록 제어된다.Of the heat exchange parts 12, 12a, 14, 16, 18, 20, and 22 configured as described above, the heat exchange parts 12, 12a, 14, 16, and 18 are heat transfer materials attached to the surface of the vehicle body. Indirect heating and cooling). In contrast, the B-pillar heat exchangers 20 and 22 have a method of performing heat exchange by directly sucking / exhausting indoor air. On the other hand, each of the heat exchangers are controlled to enable individual cooling and heating of the front and rear seats.

도 3은 B필라 열교환부(20,22)가 설치된 B필라 내부의 부분절개도이다. 도시된 바와 같이, B필라 내부에 수직방향으로 B필라 열교환부(20,22)가 (+)(-)가 인가되는 전선에 의하여 연결되어 있으며, B필라의 표면에는 각각 배기구(24)와 흡기구(26)가 형성되어 있다. 상기 배기구(24)와 흡기구(26)는 공기의 이동통로가 된다. 실제로 B필라 열교환부(20,22)들은 차실내에서 보이지 않는다.3 is a partial cutaway view of the B-pillar inside the B-pillar heat exchangers 20 and 22 are installed. As shown, the B-pillar heat exchangers 20 and 22 are vertically connected to the inside of the B-pillar by electric wires to which positive (+) (-) is applied, and the exhaust holes 24 and the intake vents are respectively formed on the surfaces of the B-pillar. (26) is formed. The exhaust port 24 and the inlet port 26 serve as a moving passage of air. In fact, the B-pillar heat exchangers 20 and 22 are not visible in the vehicle interior.

또한 도면에는 표시되지 않았지만 공기의 이동을 촉진하기 위하여 배기구(24)와 흡기구(26) 사이에 공기이동관(도 4의 28)이 설치된다. 냉방 또는 난방모드가 작동될 때 실내의 공기는 흡기구(26)를 통하여 유입된 후에 공기이동관(28) 안에서 열교환되어서 배기구(24)를 통하여 토출된다. In addition, although not shown in the drawing, an air moving tube (28 in FIG. 4) is provided between the exhaust port 24 and the inlet port 26 to promote the movement of air. When the cooling or heating mode is activated, indoor air is introduced through the inlet port 26 and then heat exchanged in the air moving tube 28 to be discharged through the exhaust port 24.

특히 상기 공기이동관(28)은 B필라 열교환부(20,22)의 각각에서 동시에 발생되는 흡열과 발열 현상에 의한 공기의 혼합을 방지하기 위하여 일측 기판만을 내부에 포함하도록 구성되어 있다. 이러한 구조가 후에 설명된다. 상기와 같이 B필라 열교환부(20,22)의 일측 기판만을 포함하여도 전류의 인가방향을 변경함으로서 냉방 및 난방을 위한 열교환을 수행하는데 지장이 없다.In particular, the air moving tube 28 is configured to include only one substrate therein to prevent mixing of air due to endothermic and exothermic phenomena generated simultaneously in each of the B-pillar heat exchange parts 20 and 22. This structure is described later. As described above, even if only one substrate of the B-pillar heat exchangers 20 and 22 is changed, there is no problem in performing heat exchange for cooling and heating by changing the direction in which the current is applied.

상기 공기이동관의 구조 및 작동상태를 도 4 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 4 to 6 the structure and operating state of the air moving tube as follows.

먼저 공기이동관(28)의 측단면도인 도 6을 참고하면, 공기이동관(28)이 열교환부(22)의 전면에 길이방향으로 설치된 것을 알 수 있다. 공기이동관(28)은 전단부(A-A)와 후단부(B-B)를 가지고 있으며, 전단부(A-A)는 배기구(24)와 후단부(B-B)는 흡기구(26)와 각각 연결된다. 또한 전단부와 후단부를 각각 개방, 폐쇄함으로서 공기의 이동을 촉진시키며 후에 설명된다.First, referring to FIG. 6, which is a side cross-sectional view of the air moving tube 28, it can be seen that the air moving tube 28 is installed in the longitudinal direction on the front surface of the heat exchange part 22. Air moving tube 28 has a front end (A-A) and the rear end (B-B), the front end (A-A) is the exhaust port 24 and the rear end (B-B) is connected to the inlet (26), respectively. In addition, by opening and closing the front and rear ends, respectively, to promote the movement of the air will be described later.

또한 도 4를 참고하면, 공기이동관(28)은 B필라 열교환부(22)의 전면에 위치하고 있으며, 특히 공기이동관(28)의 내부로 열교환부(22)의 기판(2a)의 대부분이 포함되도록 구성된다. In addition, referring to Figure 4, the air moving tube 28 is located in front of the B-pillar heat exchange unit 22, in particular, so that most of the substrate (2a) of the heat exchange unit 22 into the inside of the air moving tube (28). It is composed.

이 때 기판(2a)의 주위를 밀봉함으로서 외부로부터 기판(2a)의 주위를 통하여 공기가 공기이동관(28)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 이것은 특히 열교환부(22)에서는 발열과 흡열 현상이 동시에 발생되므로 냉방모드(또는 난방모드)로 작동시에 고온의 공기가 공기이동관(28)의 내부로 유입되어서 냉방효율(또는 난방효율)을 저하시키는 것을 방지하기 위한 것이다.At this time, by sealing the periphery of the substrate 2a, air is prevented from entering the inside of the air moving tube 28 from the outside through the periphery of the substrate 2a. In particular, since heat generation and endothermic phenomena occur at the same time in the heat exchange part 22, high-temperature air flows into the air moving tube 28 when operating in the cooling mode (or heating mode), thereby lowering the cooling efficiency (or heating efficiency). It is to prevent it.

공기이동관(28)이 아닌 B필라의 내부에 존재하는 공기는 외부로 자연스럽게 배출되므로 차량의 외부로 별도의 배출구를 형성할 필요가 없다. 이렇게 함으로서 열교환부(22)의 기판(2a)에서 발열 또는 흡열 현상이 발생될 때 불필요한 공기의 유입이 방지된다. 본 발명에서는 또한 공기의 이동을 촉진하기 위하여 공기이동관(28)의 양단부의 직경을 조정하기 위한 수단을 더 포함한다.The air present in the B pillar, not the air movement pipe 28, is naturally discharged to the outside, and thus it is not necessary to form a separate discharge port to the outside of the vehicle. This prevents the inflow of unnecessary air when heat generation or endothermic phenomenon occurs in the substrate 2a of the heat exchange part 22. The present invention further includes means for adjusting the diameters of both ends of the air moving tube 28 to promote the movement of the air.

도 4를 다시 참고하면, 공기이동관(28)의 일측단부(도면에서는 전단부)에는 각각 한 쌍의 스프링(30)과 상기 스프링(30)과 연결되는 한 쌍의 액츄에이터(32)가 설치된다. 도 4는 공기이동관(28)의 전단부(A-A) 직경을 조정하기 위한 것으로서 전단부가 완전히 개방된 상태를 나타낸다. Referring to FIG. 4 again, a pair of springs 30 and a pair of actuators 32 connected to the springs 30 are installed at one end of the air moving tube 28 (the front end in the drawing). FIG. 4 shows a state in which the front end part is completely opened as to adjust the diameter of the front end part A-A of the air moving tube 28.

또한 도 5에는 공기이동관의 후단부(B-B) 직경을 조정하기 위한 한 쌍의 스프링(30a)과 액츄에이터(32a)가 각각 표시되어 있으며 후단부가 폐쇄된 상태를 나타낸다. 전단부 또는 후단부의 직경을 조정하기 위한 한 쌍의 액츄에이터는 동시에 작동된다. 폐쇄상태에서 공기의 이동을 위하여 전단부 또는 후단부의 단면이 완전히 폐쇄되지 않고 공간이 남겨진다.In addition, FIG. 5 shows a pair of springs 30a and actuators 32a for adjusting the diameter of the rear end portion B-B of the air movement tube, respectively, and shows a state in which the rear end portion is closed. The pair of actuators for adjusting the diameter of the front end or the rear end are operated simultaneously. For the movement of air in the closed state, the cross section of the front end or the rear end is not completely closed and space is left.

상기와 같이 스프링(30,30a)과 액츄에이터(32,32a)를 이용하여 전단부 또는 후단부의 직경을 조정하는 경우에 있어서, 공기이동관(28)은 고무와 같은 유연성있는 재질을 사용함으로서 전단부 및 후단부의 직경 변화에 유연하게 대처할 수 있다. 즉, 공기이동관(28)은 외력이 가해지지 않은 상태에서는 원형을 유지하다가 액츄에이터(32,32a)에 의하여 외력이 가해지면 전단부 또는 후단부가 좁아지는 정도의 강도를 갖는 것이 바람직하다.In the case of adjusting the diameter of the front end or the rear end by using the springs 30 and 30a and the actuators 32 and 32a as described above, the air moving tube 28 uses the front end and the front by using a flexible material such as rubber. It is possible to flexibly cope with the change in the diameter of the rear end. That is, it is preferable that the air moving tube 28 has a strength such that the front end or the rear end is narrowed when the external force is applied by the actuators 32 and 32a while maintaining the circular shape when no external force is applied.

그러나 유연성있는 재질을 사용하지 않고 경성의 재질을 사용하는 경우에는 전단부 및 후단부에 각각 다수의 날개를 연결한 형태의 폐쇄부재를 사용할 수 있다. 다시말하여, 액츄에이터의 이동에 따라서 펼쳐지거나 접어지도록 구성된 폐쇄부재를 사용하여 직경을 조정할 수 있다. 액츄에이터에 의하여 작동되는 폐쇄부재는 펼쳐지면 직경이 최대로 되고, 접어지면 직경이 최소로 된다.However, in the case of using a rigid material without using a flexible material, it is possible to use a closing member in the form of connecting a plurality of wings to the front and rear ends, respectively. In other words, the diameter can be adjusted using a closure member configured to expand or collapse in response to the movement of the actuator. The closing member actuated by the actuator has a maximum diameter when unfolded and a minimum diameter when folded.

도 5는 최소화된 경우의 후단부(B-B)의 직경변화상태를 도시한 것이다. 상기와 같이 전단부와 후단부의 직경을 각각 변경함으로서 공기의 유동속도를 촉진할 수 있는 장점을 가진다.5 shows a state of change in diameter of the rear end portion B-B when minimized. By changing the diameter of the front end and the rear end as described above, there is an advantage that can promote the flow rate of air.

도 6을 다시 참고하면, 전단부(A-A)와 후단부(B-B)의 직경을 각각 변경한 상태를 도시하는 공기이동관(28)의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 후단부(B-B)의 좁은 직경을 통하여 공기는 빠른 속도로 이동하게 되며, 열교환부(22)의 기판(2a)과 접촉하면서 열교환된다. 열교환된 공기는 직경이 넓은 전단부(A-A)를 통과하면서 넓게 퍼지게 된다. 상기와 같이 공기이동관(28)의 전단부(A-A)와 후단부(B-B)의 직경을 조정함으로서 자연스럽게 공기이동이 촉진되는 효과가 있다. Referring to FIG. 6 again, it is a side cross-sectional view of the air pipe | tube 28 which shows the state which changed the diameter of the front end part A-A and the rear end part B-B, respectively. As shown, the air moves at a high speed through the narrow diameter of the rear end portion B-B and heat exchanges while contacting the substrate 2a of the heat exchanger 22. The heat-exchanged air is widely spread while passing through the wide shear portion (A-A). As described above, the air movement is naturally promoted by adjusting the diameters of the front end portion A-A and the rear end portion B-B of the air movement tube 28.

그러나 공기이동을 더욱 빠르게 촉진시키기 위하여 송풍팬(34)을 사용하는 것이 가능하다. 송풍팬(34)은 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이, B필라 열교환부(22)의 측면, 즉 전단부(A-A)에 인접하여 설치되어서 공기를 강제 흡입하게 된다. 송풍팬(34)을 설치하면 전단부와 후단부의 직경을 조정할 필요성이 감소되지만, 동시에 사용함으로서 공기이동효율을 더욱 높일 수 있다. However, it is possible to use the blower fan 34 to accelerate the air movement more quickly. As shown in FIGS. 4 to 6, the blower fan 34 is installed adjacent to the side of the B-pillar heat exchanger 22, that is, the front end A-A, to force air intake. The installation of the blower fan 34 reduces the need to adjust the diameters of the front end and the rear end, but by using them simultaneously, the air moving efficiency can be further increased.

또한 본 발명에서는 송풍팬(34)의 회전방향을 변경시킬 수 있다. 이것은 공기이동방향을 선택하기 위한 것으로서, 운전석 또는 뒷자석과 같이 승객이 탑승한 좌석으로 열교환된 공기를 집중적으로 공급하기 위한 것이다. 예를 들어서 전체 모드로 작동시에 승객이 뒷좌석에 승차하였으면 승객을 위하여 작동되고, 승객이 승차하지 않았으면 앞좌석으로 열교환된 공기를 공급할 수 있다.In addition, in the present invention, the rotation direction of the blowing fan 34 may be changed. This is to select the air movement direction, and to intensively supply the heat exchanged air to the seat of the passenger, such as the driver's seat or the rear seat. For example, when operating in full mode, a passenger may operate in the rear seat if the passenger is in the rear seat, and if the passenger is not riding, the air may be supplied with heat exchanged to the front seat.

상기와 같은 열교환부를 포함하는 본 발명의 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템의 블럭회로도가 도 7에 표시되어 있다.A block circuit diagram of a vehicle cooling and heating system using the thermoelectric device of the present invention including the heat exchanger as described above is shown in FIG. 7.

도시된 바와 같이, 차량의 A필라 좌, 우측에 설치되는 A필라 열교환부(12,12a)와, 루프의 전방과 후방에 설치되는 루프 열교환부(14,16)와, C필라에 설치되는 C필라 열교환부(18)와, B필라에 설치되는 B필라 열교환부(20,22)와, 공기이동관(28)의 양단부의 직경을 조정하기 위한 스프링 및 제1 및 제2 액츄에이터(32,32a)와, 냉난방 및 작동모드를 입력하기 위한 스위치입력부(40)와, 상기 스위치입력부(40)의 신호에 따라서 특정 열교환부에 선택적으로 전원을 공급하며 상기 액츄에이터를 작동시키는 제어부(36)와, 그리고 전원을 공급하기 위한 전원공급부(38)를 포함한다.As shown, the A-pillar heat exchangers 12 and 12a installed at the left and right sides of the A pillar of the vehicle, the loop heat exchangers 14 and 16 installed at the front and rear of the roof, and the C-pillar installed at the C pillars. The pillar heat exchange part 18, the B pillar heat exchange parts 20 and 22 installed in the B pillar, and the spring and the 1st and 2nd actuators 32 and 32a for adjusting the diameter of both ends of the air movement pipe 28 And a switch input unit 40 for inputting air conditioning and operation mode, a control unit 36 for selectively supplying power to a specific heat exchange unit according to the signal of the switch input unit 40, and operating the actuator; It includes a power supply 38 for supplying.

상기에서 액츄에이터(32,32a)는 전단부와 후단부에 각각 설치되는 것으로 하나로 표시되었지만 실제로 동시에 작동되는 한 쌍의 액츄에이터(도 4 및 도 5참조)가 됨은 명백하다.Although the actuators 32 and 32a are shown as one installed at the front end and the rear end, respectively, it is apparent that the actuators are actually a pair of actuators (see FIGS. 4 and 5) simultaneously operated.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템의 작동상태를 도 8의 흐름도를 참고하여 설명한다.An operating state of the vehicle cooling and heating system using the thermoelectric device of the present invention having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. 8.

운전자 또는 승객은 차량의 냉방 또는 난방을 위하여 난방스위치 또는 냉방스위치를 온시킨다. 제어부(36)에서는 입력되는 난방 또는 냉방 모드에 따라서 각각의 열교환부에 인가되는 직류전원의 극성을 설정한다. 예를 들어 난방 및 냉방에 따른 직류전원의 극성은 반대로 설정되며, 난방모드가 설정되면 차량내부와 대면하는 열교환부의 기판에는 발열현상이 발생되도록 설정된다. 다만 B필라 열교환부(20,22)에서는 공기이동관(28) 안에 삽입되는 기판(2a)에서 발열현상이 발생된다.The driver or passenger turns on the heating switch or cooling switch for cooling or heating the vehicle. The control unit 36 sets the polarity of the DC power applied to each heat exchange unit in accordance with the input heating or cooling mode. For example, the polarity of the DC power supply in response to heating and cooling is set to the opposite, and when the heating mode is set, heat generation is generated on the substrate of the heat exchanger facing the inside of the vehicle. However, in the B-pillar heat exchangers 20 and 22, heat generation occurs in the substrate 2a inserted into the air moving tube 28.

상기와 같이 난방 또는 냉방에 따른 인가전원의 극성을 설정한 상태에서 사용자에 의한 모드가 입력되면 입력된 사용자 설정모드를 비교 판단하게 된다. 사용자에 의한 설정모드는, 도 7을 참고하면, 스위치입력부(40)에 설치된 모드스위치를 이용하여 입력된다.As described above, when a mode is input by a user in a state in which the polarity of the applied power according to heating or cooling is set, the input user setting mode is compared and determined. Referring to FIG. 7, a setting mode by a user is input using a mode switch installed in the switch input unit 40.

운전석 스위치(44)가 눌려져서 운전석 모드가 설정되면, 운전석에 인접한 좌측 A필라 열교환부(12)에 전류가 공급되어 작동된다. 또한 조수석 스위치(46)가 눌려져서 조수석 모드가 설정되면, 조수석에 인접한 우측 A필라 열교환부(12a)에 전류가 공급되어 작동된다. 또한, 운전석 및 조수석 스위치(44,46)가 동시에 눌려지면, 좌우측 A필라 열교환부(12,12a) 이외에 루프 열교환부(14)(루프 A)에 전류가 공급되어 작동된다.When the driver's seat switch 44 is pressed and the driver's seat mode is set, a current is supplied to and operated by the left A-pillar heat exchanger 12 adjacent to the driver's seat. In addition, when the passenger seat switch 46 is pressed to set the passenger seat mode, a current is supplied to and operated by the right A-pillar heat exchanger 12a adjacent to the passenger seat. In addition, when the driver's seat and the passenger seat switch 44, 46 are pressed at the same time, the current is supplied to the loop heat exchange part 14 (loop A) in addition to the left and right A pillar heat exchange parts 12, 12a to operate.

한편, 뒷좌석 스위치(48)가 눌려져서 뒷좌석 모드가 설정되면, 차량의 C필라에 설치된 C필라 열교환부(18)에 전류가 공급되어 작동되며, 또한 루프 열교환부(16)(루프B)에 전류가 공급되어 작동된다.On the other hand, when the rear seat switch 48 is pressed and the rear seat mode is set, the current is supplied to the C-pillar heat exchanger 18 installed in the C-pillar of the vehicle, and the current is supplied to the loop heat exchanger 16 (loop B). Is supplied and operated.

또한 전체모드 스위치(42)가 눌려져서 전체모드가 설정되면, A필라 열교환부(12,12a), B필라 열교환부(20,22), C필라 열교환부(18) 및 루프 열교환부(14,16)의 전부에 전류가 공급되어서 작동된다. 이러한 작동상태는 오프스위치 또는 사용자 설정 스위치의 온/오프에 의하여 변경된다.Further, when the full mode switch 42 is pressed and the full mode is set, the A-pillar heat exchangers 12 and 12a, the B-pillar heat exchangers 20 and 22, the C-pillar heat exchanger 18 and the loop heat exchanger 14, It is operated by supplying current to all of 16). This operating state is changed by the on / off of the off switch or the user setting switch.

본 발명에서는 또한 공기를 강제적으로 순환시키도록 전체모드가 설정되었을 때 송풍팬(34)을 작동시킬 수 있다. 송풍팬(34)의 작동에 의하여 공기순환이 촉진되어서 냉난방효과가 증대된다. 특히 송풍팬(34)의 회전방향을 조정함으로서 앞좌석 또는 뒷좌석에 집중적으로 냉기 또는 열기를 공급할 수 있다.In the present invention, it is also possible to operate the blower fan 34 when the whole mode is set to forcibly circulate air. Air circulation is accelerated by the operation of the blower fan 34, thereby increasing the cooling and heating effect. In particular, by adjusting the rotational direction of the blowing fan 34, it is possible to intensively supply cold air or heat to the front seat or the rear seat.

이와 같은 본 발명에 의하면 종래 차량냉난방 시스템보다 응답성이 빠르고 공간을 적게 차지하며, 냉매를 사용하지 않음으로서 친환경적이고 악취발생이 전혀 없으므로 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the response is faster than the conventional vehicle air conditioning system, occupies less space, and there is no effect of using a refrigerant, which is environmentally friendly and does not generate any odor, thereby providing a comfortable environment.

도 1은 열전소자의 작동원리 및 열교환부의 구조를 나타내는 개략도,1 is a schematic view showing the operation principle of the thermoelectric element and the structure of the heat exchanger,

도 2는 본 발명에 의한 열교환부의 개략적인 설치상태도,2 is a schematic installation state diagram of a heat exchanger according to the present invention;

도 3은 도 2의 B필라부의 부분절개도,3 is a partial cutaway view of the B pillar portion of FIG.

도 4는 B필라부에 설치된 공기이동관의 개방시 단부 작동상태도,Figure 4 is an end operating state when opening the air pipe installed in the pillar B,

도 5는 B필라부에 설치된 공기이동관의 폐쇄시 단부 작동상태도,5 is an end operation state when closing the air pipe installed in the pillar B,

도 6은 B필라부에 설치된 공기이동관의 측단면도,6 is a side cross-sectional view of the air movement pipe installed in the pillar B,

도 7은 본 발명의 차량냉난방 시스템의 블럭회로도,7 is a block circuit diagram of a vehicle air conditioning system of the present invention;

도 8은 본 발명의 차량냉난방 시스템의 작동상태 흐름도.8 is a flowchart illustrating an operating state of the vehicle air conditioning system of the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

2,2a : 기판 4 : p 타입 도체2,2a: substrate 4: p-type conductor

6 : n 타입 도체 8 : 전극6: n-type conductor 8: electrode

12,12a: A필라 열교환부 14,16: 루프 열교환부12,12a: A-pillar heat exchanger 14,16: loop heat exchanger

18: C필라 열교환부 20,22: B필라 열교환부18: C-pillar heat exchanger 20,22: B-pillar heat exchanger

24: 배기구 26: 흡기구24: exhaust port 26: intake port

28: 공기이동관 30,30a: 스프링28: air movement pipe 30, 30a: spring

32,32a: 액츄에이터 34: 송풍팬32, 32a: Actuator 34: Blower fan

36: 제어부 38: 전원공급부36: control unit 38: power supply unit

40: 스위치 입력부 42: 전체모드 스위치40: switch input 42: full mode switch

44: 운전석 스위치 46: 조수석 스위치44: driver's seat switch 46: passenger seat switch

48: 뒷자석 스위치48: rear magnet switch

Claims (5)

차량의 A필라 좌, 우측에 설치되는 A필라 열교환부(12,12a); 루프의 전방과 후방에 설치되는 루프 열교환부(14,16); C필라에 설치되는 C필라 열교환부(18); B필라에 설치되는 B필라 열교환부(20,22); 상기 B필라 열교환부(20,22)로부터 생성되는 냉기 또는 열기를 차실로 공급하기 위하여 B필라에 형성된 배기구/흡기구(24,26); 상기 배기구/흡기구(24,26) 사이에 B필라 열교환부(20,22)의 일측면을 수용하도록 설치되어 냉기 또는 열기와 공기와의 열교환을 수행하는 공기이동관(28); 상기 공기이동관(28)의 양단부의 직경을 조정하기 위한 스프링(30,30a) 및 액츄에이터(32,32a); 냉난방 및 작동모드를 입력하기 위한 스위치입력부(40); 상기 스위치입력부(40)의 신호에 따라서 특정 열교환부에 선택적으로 전원을 공급하며 상기 액츄에이터를 작동시키는 제어부(36); 및 전원을 공급하기 위한 전원공급부(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템.A-pillar heat exchangers 12 and 12a installed at the left and right sides of the A pillar of the vehicle; Loop heat exchangers 14 and 16 installed at the front and rear of the roof; A C-pillar heat exchanger 18 installed at the C-pillar; B-pillar heat exchangers 20 and 22 installed on the B-pillar; Exhaust vents / intakes (24, 26) formed in the B pillars to supply cold air or heat generated from the B pillar heat exchange parts (20, 22) to the vehicle compartment; An air moving tube 28 installed between the exhaust ports / intake ports 24 and 26 to receive one side of the B-pillar heat exchanger 20 and 22 to perform heat exchange between cold air or hot air and air; Springs (30, 30a) and actuators (32, 32a) for adjusting the diameters of both ends of the air moving tube (28); A switch input unit 40 for inputting air conditioning and an operation mode; A control unit 36 selectively supplying power to a specific heat exchange unit according to the signal of the switch input unit 40 and operating the actuator; And a power supply unit (38) for supplying power. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 A필라 열교환부(12,12a)와, 루프 열교환부(14,16)와, C필라 열교환부(18)의 내측으로 대면하는 기판이 열전도율이 높으며 차체 내측표면에 부착되는 열전달재와 접촉되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템.The A-pillar heat exchangers 12 and 12a, the loop heat exchangers 14 and 16, and the substrate facing the C-pillar heat exchanger 18 are in contact with the heat transfer material having high thermal conductivity and attached to the inner surface of the vehicle body. Vehicle cooling and heating system using a thermoelectric element characterized in that it is installed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공기이동관(28)의 내측에 회전방향의 조정이 가능한 송풍팬(34)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템.A vehicle cooling and heating system using a thermoelectric element, characterized in that a blower fan (34) capable of adjusting the rotational direction is further provided inside the air moving tube (28). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위치입력부(40)가 전체 냉난방을 수행하는 전체모드, 운전석에만 냉난방을 수행하는 운전석모드, 조수석에만 냉난방을 수행하는 조수석 및 뒷좌석에만 냉난방을 수행하는 뒷자석 모드를 각각 선택하기 위한 스위치(42,44,46,48)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템.The switch input unit 40 switches for selecting the total mode for performing the entire heating and cooling, the driver's mode for heating and cooling only the driver's seat, the passenger's seat for cooling and heating only the passenger seat and the rear magnet mode for heating and cooling only the rear seat, respectively, Vehicle heating and heating system using a thermoelectric element comprising a 44,46,48. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공기이동관(28)이 외력이 가해지지 않은 상태에서는 원형을 유지하다가 액츄에이터에 의하여 외력이 가해지면 전단부 및 후단부가 좁아질 수 있는 정도의 강도를 갖는 유연성있는 재질인 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량냉난방시스템.The air moving tube 28 is a thermoelectric element characterized in that the flexible material having a strength enough to narrow the front end and the rear end when the external force is applied by the actuator while maintaining a circular state without an external force Vehicle air conditioning system used.
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