KR20090056695A - 자동차 에어컨 구동 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

자동차 에어컨 구동 시스템 및 그 방법이 개시된다.

본 발명에 따른 자동차 에어컨 구동 시스템은, 자동차의 구동 모터에 의해 전기 에너지를 생성하는 전원 생성부와 연결되며, 상기 전원 생성부에 따라 생성되는 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨 냉매를 압축시키는 전기 구동 냉매 압축부; 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부와 연결되며, 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 냉매 압축부의 냉매 압축을 제어하는 냉매 압축 제어부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 자동차 엔진에서 일정하게 생산되는 전기를 이용하여 이를 냉매 압축 시스템의 작동원으로 이용할 수 있고, 자동차에서 생산되는 전기를 항상 이용할 수 있으므로 자동차 엔진의 출력에 영향을 주지 않으며, 엔진 정지시에도 축전기에 여분의 전기가 존재하는 경우, 엔진 중지시에도 에어컨의 활용이 가능하며, 일정하게 생산되는 전기를 이용할 수 있으므로 자동차 연료 절감을 이룰 수 있고, 시스템의 개량을 통하여 컴프레셔가 엔진과 연결되면서 차지하는 영역의 일부를 이용하여 추가적으로 필요한 장비를 구비할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 에어컨 구동 시스템 및 그 방법{System and Method for driving air conditioner of automobile}

본 발명은 자동차 에어컨에 관한 것으로서, 특히 자동차에 있어서 엔진의 축과 연결되어 전달되는 엔진의 운동 에너지를 직접 이용하지 않고, 자동차의 구동시 자동차의 엔진에서 생성된 여분의 전기 에너지를 직접 공급받음으로써 자동차 엔진의 출력에 영향을 주지 않으면서도, 자동차의 엔진 구동과 독립적으로 에어컨을 구동시킬 수 있는 잉여 전기 에너지를 이용한 자동차 에어컨 구동 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

오늘날 교통의 거대한 발전과 이에 따른 인류의 기술이 접목되면서, 자동차는 현대인의 필수품으로 자리 잡아가고 있다.

이렇게, 자동차와 함께 보내는 시간이 많아지면서, 계절에 따라 자동차 내부의 쾌적한 환경을 위하여 추운 겨울의 난방을 위한 온풍 시스템과 아울러, 무더운 여름의 냉방을 위한 에어컨 시스템의 중요도가 커져 가고 있는 상황이다.

자동차용 에어컨 시스템은 쿨러(cooler)와 히터(heater)가 조합된 것으로, 쿨러는 에어컨 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 반복함으로써 냉방 과 제습을 수행할 수 있도록 하며, 히터는 엔진 열에 의하여 가열된 냉각수가 히터로 순환하는 과정에서 난방을 시스템적으로 조절하여 자동차를 운행하는 운전자가 사계절 언제나 차량의 실내를 쾌적하게 운용할 수 있도록 한다.

현대의 자동차 에어컨 시스템을 구성하는 주요 부붐은 냉매를 압축 순환시키는 컴프레셔(compressor), 쿨링팬(cooling pan), 냉매를 응축시키는 컨덴서(condenser), 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(Thermal expansion valve:Txv), 냉매를 증발시키는 에바포레이터(Evaporator)와 이를 연결하는 호스와 파이프 등이 있으며, 에어컨 시스템을 자동, 수동으로 제어하는 컨트롤 시스템 및 각종 장치가 있다.

상세하게는, 현대의 일반적인 자동차 에어컨 시스템을 구성하는 요소는 다음과 같다.

우선, 컨덴서는 자동차의 엔진 룸 앞에 위치하여 컴프레셔에서 전달된 고온 고압의 기체 냉매를 대기중의 공기와 열교환을 시켜 액체 상태의 냉매로 전환해주는 역할을 하며 다수의 파이프와 핀으로 구성되어 있다.

에바포에이터는 팽창 과정을 거쳐 유입되는 습포화 기체 증기 상태의 저온 저압 냉매를 차 실외의 공기와 열교환을 시켜 기체로 변화시킨다. 열을 빼앗긴 공기는 저온 저습 상태로 변화하고, 이 공기는 자동차 송풍기에 의하여 차량의 실내로 유입되어 차 실내에 저온 저습 상태의 공기를 공급하는 역할을 한다.

컴프레셔는 엔진의 힘을 이용하여 작동되며, 냉매를 흡입, 압축, 순환시키는 과정을 반복하고, 저압 가스 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 가스 냉매로 변 화시킨다. 이렇게 생성된 고온, 고압의 가스 냉매는 컨덴서를 통과하면서 고온 고압의 액체 상태로 변화한다.

기본적으로, 에어컨 시스템은 이와 같은 구성품으로 유지되며, 에어컨 냉매의 압축 과정, 응축 과정, 팽창 과정, 증발 과정을 순환하면서 외부 공기와 열교환을 하게 된다.

이러한 과정에서, 컴프레셔는 냉매의 압축 과정, 응축 과정, 팽창 과정 및 증발 과정을 순환하면서 외부 공기와 열교환을 하게 된다.

이 과정에서 컴프레셔는 냉매를 압축하고, 컨덴서는 냉매를 응축하면서 냉매가 외부 공기에 대하여 발열 과정을 거치고, 에바포에이터에서는 냉매의 급속한 팽창을 하면서 외부 공기의 열을 흡수하고, 이와 함께 외부 공기는 열을 빼앗기면서 자동차 실내에 저온 저습의 공기를 제공하는 구조로 작동하고 있다.

이러한 과정은 일반 전기 냉매 압축기를 사용하는 냉장고 및 기타 정수기도 동일한 원리를 적용하고 있다.

도 1은 일반적인 자동차 시스템의 에어컨을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 자동차 시스템의 에어컨은 상술한 바와 같이 컨덴서(110), 에바포에이터(120) 및 컴프레셔(130)로 구성된다.

컨덴서(110)는 차량의 전방에 설치되어 있으며 기체 상태의 냉매를 응축시켜 고온 고압의 액상 냉매로 만든다. 여기서, 고온 고압의 액상 냉매를 만들어 냉매를 순환시키기 위하여 컨덴서 팬을 구비할 수 있다.

한편, 리시버 드라이어(111)는 컨덴서와 일체형으로 되어 있으며 냉매 속에 포함되어 있는 수분을 흡수하고, 냉매를 원할하게 공급할 수 있도록 냉매를 저장하는 역할을 한다.

한편, 리시버 드라이어(111)를 통과한 고온 고압의 액상 냉매는 팽창 밸브(112)에서 급속 팽창되어 저온 저압의 액상 냉매가 생성되게 된다.

이와 같이 저온 저압의 액상 냉매는 에바포에이터(120)에서 기화하고, 상기 액상 냉매가 기화하면서 컨덴서 팬의 작동으로 인한 추진력에 의해 에바포에이터(120)의 핀을 통과하는 공기 중의 열을 빼앗음으로써 찬 공기를 발생시킨다.

한편, 블로워(121)는 공기를 에바포에이터로 전달하여 냉각된 공기를 차내로 공급하는 역할을 수행한다.

한편, 에바포에이터(120)로부터 저온 저압의 가스 냉매는 컴프레셔(130)와 연결된 흡입구(131)를 통과하게 되고, 컴프레셔(130)에서 엔진과 벨트로 연결되어 구동된 에너지로 인하여 상기 저온 저압의 가스 냉매는 고온 고압의 가스 냉매로 만들어지게 되고, 상기 고온 고압의 가스 냉매는 컴프레셔(130)의 배출구(132)를 통하여 컨덴서(110)로 전달되게 된다.

여기서, 상기 컴프레셔(130)는 엔진의 클랭크 폴리와 벨트로 연결되어 있으며, 컴프레셔의 폴리에 클러치가 탈부착하여 시스템이 작동되며, 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 만들어 컨덴서(110)로 보낸다.

그러나, 상술한 바와 같이 기존의 일반적인 자동차 시스템의 에어컨의 컴프레셔는 자동차 엔진의 회전력을 이용하기 때문에, 실제 자동차 구동에 있어서 엔진의 출력을 상당부분 떨어뜨리는 부작용이 있고, 엔진 정지시 컴프레셔가 작동하지 않아 엔진을 작동하지 않을 경우 자동차의 에어컨을 구동시킬 수 없으며, 많은 에너지가 엔진과 연결된 벨트의 마찰력으로 손실되기 때문에 에너지 가용성에 있어서 비효율적인 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 자동차 엔진과 벨트로 연결된 컴프레셔에 의하지 않고, 자동차 엔진에서 일정하게 생산되는 전기 에너지 중 잔여 전기 에너지를 이용하여 자동차의 엔진 출력에 영향을 주지 않으면서도 자동차의 엔진 구동과 상관없이 자동차 에어컨을 구동시킬 수 있는 자동차 에어컨 구동 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 자동차 에어컨 구동 시스템을 이용한 자동차 에어컨 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

자동차의 구동 모터에 의해 전기 에너지를 생성하는 전원 생성부와 연결되며, 상기 전원 생성부에 따라 생성되는 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨 냉매를 압축시키는 전기 구동 냉매 압축부; 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부와 연결되며, 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 냉매 압축부의 냉매 압축을 제어하는 냉매 압축 제어부를 포함하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템을 제공한다.

한편, 상기 냉매 압축 제어부는 상기 전원 생성부의 구동 모터의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부의 구동 모터가 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의 해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 냉매 압축부를 구동하며, 상기 구동 모터가 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부에 충전된 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 냉매 압축부를 구동하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉매 압축 제어부는 상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉매 압축 제어부는 상기 전원 공급부로 전달되는 최대 전기 에너지량 및 상기 전기 구동 냉매 압축부의 필요 전기 에너지를 미리 연산하는 연산 모듈을 포함하되,상기 전기 구동 냉매 압축부로 전달되는 전기 에너지가 상기 필요 전기 에너지보다 적은 경우 상기 자동차 에어컨의 작동 차단을 알리는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 시스템은 상기 전원 생성부에서 생성되어 상기 전기 구동 냉매 압축부 및 상기 전원 공급부로 전달된 전기 에너지 중 잔여 전기 에너지를 저장하는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

자동차의 구동 모터에 의해 전기 에너지를 생성하는 전원 생성부와 연결되며, 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지에 따라 자동차용 에어컨 냉매를 압축시키는 전기 구동 컴프레셔; 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부와 연결되며 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 컴프레셔의 모터 구동을 제어하는 냉매 압축 제어부를 포함하는 자동 차 에어컨의 냉매 압축 시스템을 제공한다.

그리고, 상기 냉매 압축 제어부는 상기 전원 생성부의 구동 모터의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부의 구동 모터가 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 컴프레셔를 구동하며, 상기 구동 모터가 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부의 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 컴프레셔를 구동하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 냉매 압축 제어부는 상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 전기 구동 컴프레셔는 상기 잔여 전기 에너지 충전부에 충전된 잔여 전기 에너지량이 상기 전기 구동 컴프레셔의 필요 전기 에너지보다 적은 경우, 상기 전원 공급부의 전기 에너지를 이용하여 상기 에어컨 냉매를 압축하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시스템은 상기 전원 생성부에서 생성되어 상기 전기 구동 컴프레셔 및 상기 전원 공급부로 전달된 전기 에너지 중 잔여 전기 에너지를 저장하는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지의 전기 에너지 최대 가용량을 연산하는 단계; 자동차의 모터 구동에 의해 전기 에너지를 생성하고, 상기 생성된 전기 에너지를 계측하는 단계; 및 상기 연산된 전기 에너지 최대 가용량에 따라 상기 계측된 전기 에너지를 상기 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지로 공 급하고, 상기 생성된 전기 에너지와 상기 계측된 전기 에너지의 차이값에 해당하는 차분 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행하는 단계를 포함하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법을 제공한다.

그리고, 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행하는 단계는, 상기 자동차의 모터 구동 여부를 판단하여, 상기 자동차의 모터가 동작할 경우 상기 모터 구동에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계; 및 상기 자동차의 모터가 동작하지 않을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계는, 상기 차분 전기 에너지량이 미리 연산된 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축할 수 있는 전기 에너지량보다 적을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 동시에 사용하여 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계는 상기 자동차용 에어컨의 냉매 압축을 수행한 후의 잔여 전기 에너지를 별도의 전기 에너지 충전부에 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자동차 엔진에서 일정하게 생산되는 전기를 이용하여 이를 냉매 압축 시스템의 작동원으로 이용할 수 있고, 자동차에서 생산되는 전기를 항상 이용할 수 있으므로 자동차 엔진의 출력에 영향을 주지 않으며, 엔진 정지시에도 축전기에 여분의 전기가 존재하는 경우, 엔진 중지시에도 에어컨의 활용이 가능하며, 일정하게 생산되는 전기를 이용할 수 있으므로 자동차 연료 절감을 이룰 수 있고, 시스템의 개량을 통하여 컴프레셔가 엔진과 연결되면서 차지하는 영역의 일부를 이용하여 추가적으로 필요한 장비를 구비할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 자동차 에어컨 시스템에서 엔진의 크랭크 풀리와 벨트로 연결된 컴프레셔를 사용하여 냉매를 압축시키는 종래의 에어컨 시스템 대신 엔진 구동시 자동차 엔진에서 항상 일정하게 생산되는 전기를 직접 이용하여, 자동차의 냉매를 압축시킬 수 있는 별도의 냉매 압축 구동 모터를 구비한다.

또한, 가용되는 냉매 압축 장치인 컴프레셔를 전기를 직접 이용하도록 개량할 수 있다.

이는, 자동차 에어컨 시스템의 가동시, 엔진에서 발생하는 일정한 전기를 이용하여 냉매 압축 모터를 구동하고, 저온저압의 기체 상태에서 고온 고압 또는 고온 중압의 기체로 냉매를 압축시켜 자동차 에어컨을 구동하는 것을 그 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 주요 핵심은 엔진의 축 회전판에 벨트를 연결한 후, 엔진의 출력을 통하여 냉매를 흡입, 압축 및 순환 시키고 저압가스 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 가스 상태로 만드는 컴프레셔를 사용하는 대신, 엔진에서 자동차 내부의 축전지로 전기적 에너지를 전달하는 것과 마찬가지로, 엔진에서 발생되는 일정한 발전 전기를 이용하여 전기적 냉매 압축 장치를 직접 구동시켜, 냉매를 고온 고압 또는 고온 중압의 가스 상태로 컨덴서로 보냄으로써 자동차 에어컨의 역할을 수행하는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 블록다이어그램이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 전원 공급부(210), 냉매 압축 제어부(220) 및 전기 구동 냉매 압축부(230)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 엔진의 동력을 이용한 종래의 자동차 에어컨의 압축기를 변형하여 전기 에너지를 이용하여 냉매 압축을 수행하고, 종래의 컴프레셔와는 별도로 컴프레셔의 기능을 대신하는 전기적 냉매 압축기를 구성할 수 있다.

전원 공급부(210)는 자동차의 구동 엔진를 포함하는 전원 생성부(201)로부터 발전된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급한다.

여기서, 전원 공급부(210)는 일반적으로 자동차에 사용되는 축전지를 포함할 수 있으며, 상기 전원 공급부(210)는 전기 에너지 충전의 실시 형태에 따라서 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

한편, 전원 생성부(201)는 자동차의 구동 모터에 따른 엔진의 구동력을 이용해서 자동차 내부의 발전기가 작동하고, 이 발전기에서 자동차에서 사용하는 전기 에너지를 생성하게 된다.

그리고, 냉매 압축 제어부(220)는 상기 전원 공급부(210)와 연결되고, 상기 전원 생성부(201)에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 냉매 압축부(230)의 냉매 압축을 제어한다.

상기 전기 구동 냉매 압축부(230)는 상기 전원 생성부(201)에 따라 생성되는 전기 에너지를 이용하여 냉매 압축 제어부(220)의 냉매 압축 제어 명령에 따라 자동차용 에어컨 냉매를 압축한다.

상기 냉매 압축 제어부(220)의 냉매 압축 제어는 상기 전원 생성부(201)의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부(201)의 구동 엔진이 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 냉매 압축부(230)를 구동하며, 상기 구동 엔진이 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부(210)에 충전된 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 냉매 압축부(230)를 구동한다.

이는, 본 발명이 자동차용 에어컨 냉매를 압축하는 냉매 압축기를 통상적인 구동 엔진에 의한 물리적 동력에 의존하지 않고, 전기적 에너지를 이용하는데 본 발명의 특징이 있는바, 실질적으로 구동 엔진에 의해 발전되는 전기적 에너지는 자동차 내부의 전기 기기를 이용하는데 사용되며, 잔여 전기 에너지는 버려지게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 잔여 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨을 구 동하고, 자동차의 엔진이 구동되지 않을 경우, 축전지에 저장되는 전기 에너지를 이용하여 에어컨을 구동함으로써, 자동차의 동력에 영향을 주지 않으면서도 자동차용 에어컨을 구동할 수 있게 된다.

한편, 상기 냉매 압축 제어부(220)는 상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 구비함으로써, 실질적으로 엔진 구동과 상관 없이 에어컨을 가동할 경우, 에어컨 가동에 필요한 전기 에너지와 디스플레이된 잔여 전기 에너지를 비교하여 잔여 전기 에너지가 필요 전기 에너지 이상인 경우에만 전원 공급부(210)에 저장된 전기 에너지를 사용함으로써 전원 공급부(210)의 전원 공급 부하에 무리를 주지 않을 수 있다.

아울러, 본 발명의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 상기 전원 공급부(210)로 전달되는 최대 전기 에너지량 및 상기 전기 구동 냉매 압축부(230)의 필요 전기 에너지를 미리 연산하는 연산 모듈(미도시)을 포함할 수 있고, 상기 전기 구동 냉매 압축부(230)로 전달되는 전기 에너지가 상기 필요 전기 에너지보다 적은 경우 상기 자동차 에어컨의 작동 차단을 알리는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전원 생성부(201)에서 생성되어 상기 전기 구동 냉매 압축부(230) 및 상기 전원 공급부(210)로 전달된 전기 에너지 중 사용되고 남는 잔여 전기 에너지가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 잔여 전기 에너지를 더 저장할 수 있는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 구비하여 전원 생성부(201)의 모터 엔진이 작동하지 않을 경우에도 자동차 의 에어컨을 사용하는데 있어서 전기 에너지 가용량을 더 증가시킬 수 있다.

도 3은 도 2의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 전체 구조도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 에어컨 냉매 압축 시스템은 종래의 컴프레셔와 같이 엔진의 운동에너지를 직접 이용하지 않는다.

그 대신 자동차 엔진에서 생성되거나, 축전지 등의 내부 전기 공급장치에서 제공되는 전기 에너지를 이용하여 저온 저압의 기체 냉매를 압축하는 컴프레셔 기능의 전기 구동 냉매 압축부(330)를 사용한다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 '상태 1'의 기체는 고온 고압의 기체가 될 수도 있고, 고온 중압의 기체가 될 수도 있다.

그러나, 냉매의 순환 과정을 반복하는 데에는 큰 무리가 없기 때문에 고온 중압의 기체 상태의 냉매로도 자동차 에어컨의 역할을 무리없이 수행할 수 있다.

'상태 2'에서는 컨덴서의 응축과정을 거치면서, 기체 상태의 냉매가 액체 상태의 냉매로 상 변화를 일으키고, 이렇게 변화된 냉매는 팽창 밸브를 거치면서 주위 공기의 열을 흡수하는 반응을 수행하여 저온 저습의 공기를 자동차의 에바포에이터를 이용한 에어컨 시스템에 제공하게 된다.

도 3에서 식별번호 '330'은 전기적 에너지를 이용하는 냉매 압축기의 역할을 수행하는 전기 구동 냉매 압축부이고, '301'은 전원 생성부로 자동차 엔진을 포함할 수 있고, 이는 자동차 엔진과 연결된 전기 에너지 전달을 수행하는 전기선을 더 포함할 수 있다.

현재 자동차 엔진은 외부에서 전원을 사용할 수 있는 전기선이 제공되고 있으므로, 전기를 이용한 냉매 압축 시스템을 구비할 경우, 종래의 엔진 시스템의 간단한 수정과 저비용으로 본 발명의 전기 에너지를 이용한 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템을 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 블록다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 전원 공급부(410), 냉매 압축 제어부(420) 및 전기 구동 컴프레셔(430)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 일반적으로 엔진의 동력을 이용하여 자동차 에어컨의 압축기를 변형하여 전기 에너지를 이용하여 냉매 압축을 수행하고, 종래의 컴프레셔를 개량하여 동력이 아닌 전기 에너지를 이용하여 냉매를 압축할 수 있는 전기적 냉매 압축기인 전기 구동 컴프레셔(430)를 구성한 것이다.

이는 자동차의 엔진에서 일정하게 발생되는 전기에너지를 이용하여 냉매를 압축시킬 수 있는 전기 구동 모터를 이용하는 방법으로, 자동차 엔진의 축과 벨트로 연결되지 않고, 자동차의 엔진에서 공급받는 전원을 이용하게 된다.

현재 자동차 엔진은 외부에서 전원을 사용할 수 있는 전기선이 제공되고 있어, 상기 전기선을 이용하여 전기 구동 컴프레셔(430)을 이용한다면 본 발명이 의도하는 전기 에너지를 이용한 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템을 구성할 수 있 다.

우선, 전원 공급부(410)는 자동차의 구동 엔진를 포함하는 전원 생성부(401)로부터 발전된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급한다.

한편, 전원 생성부(401)는 자동차의 구동 모터에 따른 엔진의 구동력을 이용해서 자동차 내부의 발전기가 작동하고, 이 발전기에서 자동차에서 사용하는 전기 에너지를 생성하게 된다.

여기서, 전원 공급부(410)는 일반적으로 자동차에 사용되는 축전지를 포함할 수 있으며, 전기 에너지를 충전하는데 있어서 실시 형태에 따라서 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

그리고, 냉매 압축 제어부(420)는 상기 전원 공급부(410)와 연결되고, 상기 전원 생성부(401)에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 컴프레셔(430)의 냉매 압축을 제어한다.

상기 전기 구동 컴프레셔(430)는 상기 전원 생성부(401)에 따라 생성되는 전기 에너지를 이용하여 냉매 압축 제어부(420)의 냉매 압축 제어 명령에 따라 자동차용 에어컨 냉매를 압축한다.

상기 냉매 압축 제어부(420)의 냉매 압축 제어는 상기 전원 생성부(401)의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부(401)의 구동 엔진이 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 냉매 압축부(430)를 구동하며, 상기 구동 엔진이 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부(410) 에 충전된 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 컴프레셔(430)를 구동한다.

이는, 본 발명이 자동차용 에어컨 냉매를 압축하는 냉매 압축기를 통상적인 구동 엔진에 의한 물리적 동력에 의존하지 않고, 전기적 에너지를 이용하는데 본 발명의 특징이 있는바, 실질적으로 구동 엔진에 의해 발전되는 전기적 에너지는 자동차 내부의 전기 기기를 이용하는데 사용되며, 잉여 전기 에너지는 버려지게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 잉여 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨을 구동하고, 자동차의 엔진이 구동되지 않을 경우, 축전지에 저장되는 전기 에너지를 이용하여 에어컨을 구동함으로써, 자동차의 동력에 영향을 주지 않으면서도 자동차용 에어컨을 구동할 수 있게 된다.

한편, 상기 냉매 압축 제어부(420)는 상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 구비함으로써, 실질적으로 엔진 구동없이 에어컨을 가동할 경우, 에어컨을 가동하는데 있어서 필요 전기 에너지와 디스플레이된 잔여 전기 에너지를 비교하여 잔여 전기 에너지가 필요 전기 에너지 이상인 경우에만 전원 공급부(410)에 저장된 전기 에너지를 사용함으로써 전원 공급부(410)의 전원 공급 부하에 무리를 주지 않을 수 있다.

아울러, 본 발명의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템은 상기 전원 공급부(410)로 전달되는 최대 전기 에너지량 및 상기 전기 구동 컴프레셔(430)의 필요 전기 에너지를 미리 연산하는 연산 모듈(미도시)을 포함할 수 있고, 상기 전기 구동 냉매 압축부(430)로 전달되는 전기 에너지가 상기 필요 전기 에너지보다 적은 경우 상기 자동차 에어컨의 작동 차단을 알리는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전원 생성부(401)에서 생성되어 상기 전기 구동 컴프레셔(430) 및 상기 전원 공급부(410)로 전달된 전기 에너지 중 사용되고 남는 잔여 전기 에너지가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 잔여 전기 에너지를 더 저장할 수 있는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 구비하여 전원 생성부(401)의 모터 엔진이 작동하지 않을 경우에도 자동차의 에어컨을 사용하는데 있어서 전기 에너지 가용량을 더 증가시킬 수 있다.

도 5는 도 4의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 전체 구조도를 도시한 것이다.

도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 에어컨의 냉매 압축 시스템은 종래의 컴프레셔와 같이 엔진의 운동 에너지를 직접 이용하지 않는다.

종래의 자동차의 엔진은 시동 후 엔진 동작시 많은 전기 에너지를 발생시키고 있지만, 일정하게 생산되는 전기 에너지의 일정 부분은 전원 공급부(510)를 충전시키고, 자동차 내부의 전기 제품을 구동시키는데 소모되고 있으나, 그외의 부분은 사용되지 않고 소진되는 전기 에너지이다. 본 발명에서는 종래의 자동차 에어컨 시스템에 별도의 에너지원을 사용하지 않고, 전원 생성부(501)에서 일정하게 생산되는 전기를 이용하여 자동차 내부 에어컨의 전기 구동 컴프레셔(530)를 구동시키게 된다.

냉매 압축 제어부(520)의 역할은 상기 도 4에 대하여 전술한 바와 동일하다.

여기서, 본 발명에서 사용되는 전기 구동 컴프레셔(530)는 전원 생성부(501)에서 일정하게 발생되는 전기 에너지를 이용하여 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압 또는 고온 중압의 기체 냉매로 압축시킬 수 있는 별도의 전기 구동 모터를 이용한 방법을 사용한다.

이러한 전기 구동 컴프레셔(530)는 냉매를 압축시키는 기존의 역할을 수행하지만, 자동차 엔진의 축과 벨트로 연결되지 아니하고, 자동차의 전원 생성부(501)의 엔진의 축과 벨트로 연결되지 않고, 자동차 엔진에서 공급받는 전기 에너지를 이용하게 되므로, 별도의 전원 공급 장치 없이 에어컨의 작동이 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 우선, 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지의 전기 에너지 최대 가용량을 연산한다(610 과정).

여기서, 자동차의 구동에 있어서 발생하는 전기 에너지를 이용하는 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지의 전기 에너지 최대 가용량을 연산하기 위하여 본 발명은 에너지 연산 모듈을 구비할 수 있다.

그 다음, 자동차의 모터 구동에 의해 전기 에너지를 생성하고, 상기 생성된 전기 에너지를 계측한다(620 과정).

이는 본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법은 엔진의 동력을 이용하여 자동차 에어컨의 압축기와는 달리 전기 에너지를 이용하여 냉매 압축을 수행 하거나, 생성된 전기 에너지를 이용하여 동력이 아닌 전기 에너지를 이용하여 냉매를 압축할 수 있는 종래의 컴프레셔를 변형한 전기적 냉매 압축기인 전기 구동 컴프레셔를 이용하여 자동차 에어컨의 냉매를 압축하기 위하여 자동차의 모터 구동에 의해 생성된 전기 에너지를 계측한다.

마지막으로, 상기 연산된 전기 에너지 최대 가용량에 따라 상기 계측된 전기 에너지를 상기 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지로 공급하고, 상기 생성된 전기 에너지와 상기 계측된 전기 에너지의 차이값에 해당하는 차분 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행한다(630 과정).

여기서, 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행함에 있어서, 상기 자동차의 모터 구동 여부를 판단하여, 상기 자동차의 모터가 동작할 경우 상기 모터 구동에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하고, 상기 자동차의 모터가 동작하지 않을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 차분 전기 에너지량이 미리 연산된 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축할 수 있는 전기 에너지량보다 적을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 동시에 사용하여 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하도록 하여 자동차용 에어컨의 공기 냉각 성능을 일정하게 유지하도록 할 수 있다.

그리고, 상기 자동차용 에어컨의 냉매 압축을 수행한 후의 잔여 전기 에너지 를 별도의 전기 에너지 충전부에 충전함으로써, 모터 엔진이 작동하지 않을 경우에도 자동차의 에어컨을 사용하는데 있어서 전기 에너지 가용량을 더 증가시킬 수 있다.

하기의 표 1은 실제로 일반 자동차의 발전기가 생성하는 전류량과 축전지로 사용되는 전류량을 도시한 것이다.

상기 표 1을 참고하면, 실제로 자동차의 발전기가 생성하는 전류량에 비해 축전지로 사용되는 전류량은 13 내지 14A에 불과하며, 남는 잔여 전류량은 버려지게 된다.

상기 잔여 전류에 의한 파워는 실제로 자동차용 냉장고 2개를 가용할 만큼의 파워를 가지게 되므로, 실제로 본 발명의 자동차용 에어컨의 구동에는 전력적으로 전혀 무리가 없음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 테이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD±ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크(hard disk), 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 자동차 시스템의 에어컨을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 블록다이어그램이다.

도 3은 도 2의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 전체 구조도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 블록다이어그램이다.

도 5는 도 4의 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템의 전체 구조도를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

Claims (14)

1. 자동차의 구동 엔진에 의해 전기 에너지를 생산하는 전원 생성부와 연결되며, 상기 전원 생성부에 따라 생성되는 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨 냉매를 압축시키는 전기 구동 냉매 압축부;

   상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및

   상기 전원 공급부와 연결되며, 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 냉매 압축부의 냉매 압축을 제어하는 냉매 압축 제어부를 포함하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매 압축 제어부는

   상기 전원 생성부의 구동 엔진의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부의 구동 엔진이 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 냉매 압축부를 구동하며, 상기 구동 엔진이 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부에 충전된 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 냉매 압축부를 구동하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매 압축 제어부는

   상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매 압축 제어부는

   상기 전원 공급부로 전달되는 최대 전기 에너지량 및 상기 전기 구동 냉매 압축부의 필요 전기 에너지를 미리 연산하는 연산 모듈을 포함하되,

   상기 전기 구동 냉매 압축부로 전달되는 전기 에너지가 상기 필요 전기 에너지보다 적은 경우 상기 자동차 에어컨의 작동 차단을 알리는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원 생성부에서 생성되어 상기 전기 구동 냉매 압축부 및 상기 전원 공급부로 전달된 전기 에너지 중 잔여 전기 에너지를 저장하는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
6. 자동차의 구동 엔진에 의해 전기 에너지를 생성하는 전원 생성부와 연결되며, 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지에 따라 자동차용 에어컨 냉매를 압축시키는 전기 구동 컴프레셔;

   상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하여 상기 자동차의 내부로 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및

   상기 전원 공급부와 연결되며 상기 전원 생성부에서 생성되는 전기 에너지의 양에 따라 상기 전기 구동 컴프레셔의 모터 구동을 제어하는 냉매 압축 제어부를 포함하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 냉매 압축 제어부는

   상기 전원 생성부의 구동 엔진의 구동 여부를 판단하여, 상기 전원 생성부의 구동 엔진이 동작될 경우 상기 전원 생성부에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기 구동 컴프레셔를 구동하며, 상기 구동 엔진이 동작되지 않을 경우 상기 전원 공급부의 전기 에너지에 의해 상기 전기 구동 컴프레셔를 구동하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 냉매 압축 제어부는

   상기 잔여 전기 에너지를 상기 자동차의 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
9. 제 6 항에 있어서

   상기 전기 구동 컴프레셔는

   상기 잔여 전기 에너지 충전부에 충전된 잔여 전기 에너지량이 상기 전기 구동 컴프레셔의 필요 전기 에너지보다 적은 경우, 상기 전원 공급부의 전기 에너지를 이용하여 상기 에어컨 냉매를 압축하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 전원 생성부에서 생성되어 상기 전기 구동 컴프레셔 및 상기 전원 공급부로 전달된 전기 에너지 중 잔여 전기 에너지를 저장하는 잔여 전기 에너지 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 시스템.
11. 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지의 전기 에너지 최대 가용량을 연산하는 단계;

    자동차의 모터 구동에 의해 전기 에너지를 생성하고, 상기 생성된 전기 에너지를 계측하는 단계; 및

    상기 연산된 전기 에너지 최대 가용량에 따라 상기 계측된 전기 에너지를 상기 자동차의 복수의 전기 장치 및 자동차 축전지로 공급하고, 상기 생성된 전기 에너지와 상기 계측된 전기 에너지의 차이값에 해당하는 차분 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행하는 단계를 포함하는 자동차 에 어컨의 냉매 압축 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매 압축을 수행하는 단계는

    상기 자동차의 모터 구동 여부를 판단하여, 상기 자동차의 모터가 동작할 경우 상기 모터 구동에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계; 및

    상기 자동차의 모터가 동작하지 않을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 이용하여 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계는,

    상기 차분 전기 에너지량이 미리 연산된 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축할 수 있는 전기 에너지량보다 적을 경우, 상기 자동차 축전지에 충전된 전기 에너지를 동시에 사용하여 상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 자동차용 에어컨의 압축기의 냉매를 압축하는 단계는

    상기 자동차용 에어컨의 냉매 압축을 수행한 후의 잔여 전기 에너지를 별도의 전기 에너지 충전부에 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉매 압축 방법.

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