KR20100064987A - 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파노라마 선루프와 같이 대형 선루프가 장착된 차량에서 선루프를 통해 차실내로 유입되는 태양열을 차단하여 에어컨 자체의 냉방성능을 증대시키지 않고도 차실내 온도를 저감시킬 수 있는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치에 관한 것이다.

상술한 본 발명은,

루프패널에 형성된 개구부를 개폐하는 선루프가 구비된 자동차에 있어서,

상기 개구부를 통해 차실 내부로 유입되는 태양열을 차단하고 차실내에 냉각공기가 공급되도록, 상기 개구부 일측에는 개구부에 대응되는 면적으로 냉각된 에어막이 분사되는 에어커튼발생기가 설치된 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치를 제공한다.

Description

선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치{Apparatus for Advanced Cooling Performance of Vehicles having a Sunroof}

본 발명은 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파노라마 선루프와 같이 대형 선루프가 장착된 차량에서 선루프를 통해 차실내로 유입되는 태양열을 차단하여 에어컨 자체의 냉방성능을 증대시키지 않고도 차실내 온도를 저감시킬 수 있는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치에 관한 것이다.

선루프는 차량의 다른 창유리가 운전시계를 확보할 필요에 의해 설치된 것과는 달리, 루프 패널에 개구부를 형성하여 차내를 밝게 해주고, 심리적으로 공간을 크게 하여 탑승자에게 해방감을 부여함과 동시에 환기가 잘되게 하여 차내의 쾌적성을 향상시키는 역할을 한다.

이러한 선루프는 루프패널의 개구부를 덮는 패널의 동작에 따라 슬라이드 형(sliding type)과 틸트업 형(tilt up type)등으로 크게 분류된다.

상기 슬라이드형은 선루프의 루프글래스가 루프패널을 따라 슬라이딩되면서 루프패널의 개구부를 개폐시키는 것으로서, 이 슬라이딩형은 다시 루프글래스가 루프 패널의 상면을 따라 슬라이딩되는 아웃터 슬라이딩형과, 루프글래스가 루프패널의 하면을 따라 슬라이딩되는 인너 슬라이딩형으로 분류된다.

한편, 상기 틸트업 형은 루프글래스의 후단이 들어 올려지는 타입으로 차내의 환기를 주목적으로 한다.

차량이 주행중일 때에는 루프패널 외부의 공기 흐름 또한 매우 빠르기 때문에 루프패널 외부의 공기 압력은 차내의 공기압력(대기압)보다 더 낮게 된다. 따라서, 선루프는 이러한 공기의 압력차를 이용하여 루프패널의 개구부를 통하여 차내의 공기를 외부로 배출시킴으로써 차내를 환기시키고, 우천시와 같이 루프패널의 개구부를 막고자 할 때에는 상기 개구부에 상응하는 크기의 루프글래스를 통하여 개구부를 폐쇄시키는 것이다.

상기 루프글래스는 빛 투과율이 높은 투명유리로 구성되는 것이 일반적이므로, 햇빛이 심하게 내리쬐는 여름철에는 루프글래스를 통하여 뜨거운 직사광선이 실내로 조사되어 차내 온도를 상승시키게 된다.

특히, 최근에는 선루프의 크기가 대형화된 파노라마 선루프가 출시되고 있는바, 파노라마 선루프는 탑승자에게 큰 개방감을 주는 장점은 있으나, 여름철 태양열에 의하여 차실 내부의 온도가 과도하게 상승되는 문제점이 있다.

통상, 차량에 구비된 에어컨의 경우 최초 냉방성능 육성시 선루프 유무와 상관없이 열적 쾌적성을 평가하기 때문에, 선루프가 있는 경우에는 에어컨에 의한 냉 방효율이 저하될 뿐만 아니라 선루프 유무에 따라 실내 온도차가 적어도 3도 이상 발생하는 것으로 보고된다.

이 같은 현상은 특히 파노라마 선루프와 같이 대형 선루프가 등장하면서 더욱 심화되어 에어컨의 용량을 증대시켜야 하는 불편함을 야기하고, 과도한 에어컨 사용으로 연비에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 대형 선루프가 장착된 자동차에서 에어컨의 용량 증대없이 선루프를 통해 실내로 유입되는 태양열을 차단하고 차실내 온도를 하강시킴으로써 선루프로 인해 저하되기 쉬운 차실 냉방성능을 개선하고자 하는데 있다.

또한, 차실내부로 유입되는 태양열을 차단하고 차실 온도를 하강시키는데 사용되는 에너지원을 태양으로부터 얻을 수 있도록 함으로써 별도의 전원이 필요없고 연비에 영향을 미치지 않도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

루프패널에 형성된 개구부를 개폐하는 선루프가 구비된 자동차에 있어서,

상기 개구부를 통해 차실 내부로 유입되는 태양열을 차단하고 차실내에 냉각공기가 공급되도록, 상기 개구부 일측에는 개구부에 대응되는 면적으로 냉각된 에어막이 분사되는 에어커튼발생기가 설치된 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치를 제공한다.

또한, 상기 에어커튼발생기는,

열교환기와, 상기 열교환기 쪽으로 냉각부가 위치되도록 상기 열교환기 양측에 설치되는 열전소자와, 상기 열교환기쪽으로 공기를 송풍하여 상기 개구부 하부 로 공기가 분사되어 에어막이 형성되도록 하는 블로워를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선루프에는 흡광판이 설치되고, 상기 흡광판은 태양전지와 연결되며, 상기 태양전지에 축적된 에너지는 상기 열전소자 및 상기 블로워의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열전소자는 상기 열교환기 쪽을 향하는 부위가 냉각부가 되도록 전원의 극성이 설정된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 에어커튼발생기는,

외기온센서와 실내온도 컨트롤러로부터 입력값을 받는 제어부에 의하여 상기 외기온센서의 값이 상기 실내온도 컨트롤러의 설정값보다 크면 동작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 선루프 쪽에 설치된 에어커튼발생기에 의해 차 외부온도가 실내설정온도보다 높을 때 선루프 쪽으로 냉각된 에어커튼막이 형성됨에 따라 태양열이 차실내부로 유입되지 않고, 특히 에어컨으로 부족할 수 있는 냉방성능을 지원하므로 차실내의 냉방효율이 좋아지는 특유의 효과가 있다.

뿐만 아니라, 에어커튼발생기가 별도의 전원없이 선루프에 형성된 태양전지에 축적된 태양에너지에 의해 운용됨에 따라 에너지 절감효과가 있고 연비가 개선되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 에어커튼발생기가 선루프의 개구부에 설치되어 에어커튼막을 형성하는 상태를 나타낸 단면도이고, 도2는 열교환기와 열전소자가 상호 결합된 상태를 나타낸 참고도이며, 도3은 본 발명에 따른 에어커튼발생기의 구성을 보이기 위한 분리도이고, 도4는 에어커튼발생기에 사용되는 열전소자의 구성을 보이기 위한 참고도이며, 도5는 선루프에 구비된 흡광판을 나타낸 참고도이고, 도6은 본 발명에 따른 에어커튼발생기의 제어구성을 보인 블록도이다.

먼저, 도1에 도시된 바와 같이, 자동차의 루프패널(1)에는 소정크기의 개구부(2)가 형성되고, 상기 개구부(2)는 선루프(3)에 의하여 개폐가 이루어진다.

이때, 상기 개구부(2)의 일측에는 개구부(2)에 대응되는 면적으로 냉각된 에어막(102)이 분사되는 에어커튼발생기(100)가 설치되는데, 상기 에어커튼발생기(100)는 상기 개구부(2)를 통해 차실 내부로 유입되는 고온의 태양열을 차단하고 차실내에 냉각공기가 공급되도록 상기 개구부(2) 하부에 마치 커튼과 같은 형태의 에어막(102)이 형성되도록 한다.

이와 같이 상기 개구부(2)의 하부에 에어커튼막(102)이 형성되면, 상기 선루프(3)를 통해 차실내부로 유입되던 태양열이 에어커튼막(102)에 의해 내부로 전달되지 못할 뿐만 아니라 상기 에어커튼막(102)은 냉각공기로 이루어져 있기 때문에 차실내 온도를 하강시키는 효과까지 있다.

여기서, 상기 에어커튼발생기(100)는 차량에 사용되는 별도의 전원을 통해 사용자가 작동버튼을 누를 때 동작되어도 무방하지만, 보다 바람직하게는 아래와 같은 구성에 의하여 자동으로 동작되는 것이 좋다.

이하, 도2 내지 도4를 참조하여 상기 에어커튼발생기(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 에어커튼발생기(100)는 크게 열교환기(110)와 열전소자(120)와 블로워(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 열교환기(110)는 라디에이터나 증발기에 사용되는 코어핀과 같이 주변공기와의 접촉면적이 클수록 유리하므로 여러 번 절곡되어 접혀 있는 형태로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 열교환기(110)의 구조는 이미 공지된 것이므로 별도로 도시하거나 설명하는 것을 생략한다.

또한, 상기 열전소자(120)는 도2에 도시된 바와 같이 상기 열교환기(110) 쪽으로 냉각부가 위치되도록 상기 열교환기(110)의 양측에 설치되는데, 도2에 도시된 것은 열전소자(120)와 열교환기(110)의 가장 기본적인 결합구조를 나타낸 것으로, 효율을 높이기 위해서는 도2와 같은 단층구조가 아니라 2층, 3층의 구조도 가능한 바, 이는 실시자의 필요에 의해 변경 가능하다.

여기서, 상기 열전소자(120)의 구성은 도4에 자세하게 나타나 있는데, 상기 열전소자(120)는 P형과 N형의 반도체소자로 구성되며 여기에 직류전기가 흐르면 그 일단에는 저온 상태의 냉각부가 형성되고 그 타단에는 고온 상태의 발열부가 형성된다.

따라서, 상기 열전소자(120)는 상기 열교환기(110) 쪽을 향하는 부위가 냉각부가 되도록 열전소자(120)에 공급되는 전원이 극성이 설정되어야 한다.

또한, 상기 열전소자(120)에 공급되는 전기의 극성을 바꾸면 냉각부와 발열부가 서로 바뀌는 특성을 갖는데, 이를 펠티어(Peltier) 효과라고 한다.

참고로, 최근에는 가습기나 냉정수기, 냉장고 등에 이런 펠티어 효과를 이용한 열전소자(120)를 적용하여 적은 소비전력으로 필요로 하는 냉각 또는 발열 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 상기 열전소자(120)는 도4에 나타낸 바와 같이 P형 반도체(121)와 N형 반도체(122)가 교대로 배치되며, 그 양면에 전기전도판(123)이 설치되고, 그 외곽으로 세라믹판(124)이 설치되어 양극과 음극의 전기를 공급하면 한쪽은 냉각되고 다른 한쪽은 발열되며, 공급되던 전기의 극성을 바꾸면 냉각부와 발열부도 서로 바뀌게 된다.

한편, 상기 블로워(130)는 상기 열교환기(110) 쪽으로 공기를 송풍하여 상기 개구부(2) 하부로 공기가 분사되어 에어막(102)이 형성되도록 하는 것으로, 도3에 나타낸 바와 같이 상기 에어커튼발생기(100)의 하우징(140) 일측에 블로워(130)가 설치된다.

또한, 상기 하우징(140)에는 내부로 통로가 형성되며 그 통로상에 도2에 나타낸 열교환기(110)와 열전소자(120)의 결합체(101) 중 상기 열교환기(110)가 위치되도록 설치되어 상기 블로워(130)에 의하여 송풍된 공기가 상기 열교환기(110)를 통과하면서 냉각된 공기로 바뀌어 상기 개구부(2) 하부로 분사되도록 한다.

이때, 상기 개구부(2) 하부로 분사되는 공기는 분사 후 에어막(102)이 형성되는 것이 바람직하므로, 도3에 나타낸 바와 같이 상기 열교환기(110)와 열전소자(120)의 결합체(101)에는 에어덕트(150)가 결합되는 것이 바람직하다.

상기 에어덕트(150)는 도시된 바와 같이 그 출구가 높이는 낮으면서 폭은 넓게 형성되어 있어서 분사되는 공기의 층류 형성에 유리하도록 이루어져 있다.

따라서, 상기 에어덕트(150)가 상기 개구부(2)의 앞쪽에 해당하는 헤드라이닝(4) 상에 설치되면, 상기 개구부(2)의 하부를 향해 층류, 즉 에어막(102) 형태의 공기가 분사될 수 있다.

한편, 상기 열전소자(120) 및 상기 블로워(130)에 공급되는 전원은 차량용 배터리로부터 공급받아도 무방하지만, 에너지를 절약하고 연비를 향상시키기 위하여 자연 에너지를 이용하는 것이 바람직하다.

최근에는 태양열을 에너지로 활용하는 사례가 많으므로, 도5에 나타낸 바와 같이 선루프(3)의 외측면에는 태양광을 흡수할 수 있는 흡광판(160)이 설치되고, 상기 흡광판(160)은 도시되지 않은 태양전지와 전기적으로 연결되어 흡광판(160)을 통해 흡수된 태양 에너지가 상기 태양전지에 축적되며, 상기 태양전지에 축적된 에 너지는 상기 열전소자(120) 및 상기 블로워(130)의 전원으로 사용될 수 있다.

따라서, 태양에너지의 세기가 큰 날에는 별도의 전원없이 태양에너지만으로 상기 열전소자(120) 및 블로워(130)가 동작될 수 있고, 태양에너지가 작거나 흐린 날에는 차실내로 유입되는 태양열이 크지 않거나 없으므로 상기 에어커튼발생기(100)가 동작되지 않아도 무방하다.

이때, 상기 에어커튼발생기(100)는 별도의 동작버튼에 의하여 작동되어도 무방하지만, 태양에너지가 크고 외기 온도가 높은 날에는 자동으로 에어커튼막(102)이 형성되도록 하는 것이 바람직한 바, 이에 따라 아래와 같은 제어구성이 추가되는 것이 좋다.

즉, 상기 에어커튼발생기(100)는 제어부(170)에 의하여 자동으로 동작되도록 제어되는 것이 바람직한데, 상기 제어부(170)는 차체 외측에 설치된 외기온센서(180)와, 차실 내부에 마련되어 있는 실내온도 컨트롤러(190)로부터 입력값을 전달받아 그 입력값에 의거하여 상기 에어커튼발생기(100)를 제어한다.

여기서, 상기 제어부(170)는 상기 외기온센서(180)의 값이 상기 실내온도 컨트롤러(190)의 설정값보다 크면 상기 에어커튼발생기(100)를 동작시키는데, 이에 따라 상기 열전소자(120)와 상기 블로워(130)에 전원이 공급된다.

예를 들어, 사용자가 실내온도 컨트롤러(190)를 섭씨 20도로 설정해 놓았는데 외기온센서(180)에 의하여 측정된 외부 온도가 30도로 상기 실내온도 컨트롤러(190)의 설정값보다 크다면 태양열이 이와 비례하여 큰 것으로 간접예측을 하여 상기 에어커튼발생기(100)를 동작시키게 되고, 이와 반대로 외부 온도가 상기 실내 온도 컨트롤러(190)의 값보다 낮다면 상기 에어커튼발생기(100)를 동작시키지 않게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

도1은 본 발명에 따른 에어커튼발생기가 선루프의 개구부에 설치되어 에어커튼막을 형성하는 상태를 나타낸 단면도,

도2는 열교환기와 열전소자가 상호 결합된 상태를 나타낸 참고도,

도3은 본 발명에 따른 에어커튼발생기의 구성을 보이기 위한 분리도,

도4는 에어커튼발생기에 사용되는 열전소자의 구성을 보이기 위한 참고도,

도5는 선루프에 구비된 흡광판을 나타낸 참고도,

도6은 본 발명에 따른 에어커튼발생기의 제어구성을 보인 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 루프패널 2 : 개구부

3 : 선루프 4 : 헤드라이닝

100 : 에어커튼발생기 101 : 열교환기와 열전소자의 결합체

102 : 에어(커튼)막 110 : 열교환기

120 : 열전소자 130 : 블로워

140 : 하우징 150 : 에어덕트

160 : 흡광판 170 : 제어부

180 : 외기온센서 190 : 실내온도 컨트롤러

Claims (5)

1. 루프패널(1)에 형성된 개구부(2)를 개폐하는 선루프(3)가 구비된 자동차에 있어서,

   상기 개구부(2)를 통해 차실 내부로 유입되는 태양열을 차단하고 차실내에 냉각공기가 공급되도록, 상기 개구부(2) 일측에는 개구부(2)에 대응되는 면적으로 냉각된 에어막(102)이 분사되는 에어커튼발생기(100)가 설치된 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 에어커튼발생기(100)는,

   열교환기(110)와, 상기 열교환기(110) 쪽으로 냉각부가 위치되도록 상기 열교환기(110) 양측에 설치되는 열전소자(120)와, 상기 열교환기(110)쪽으로 공기를 송풍하여 상기 개구부(2) 하부로 공기가 분사되어 에어막(102)이 형성되도록 하는 블로워(130)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 선루프(3)에는 흡광판(160)이 설치되고, 상기 흡광판(160)은 태양전지와 연결되며, 상기 태양전지에 축적된 에너지는 상기 열전소 자(120) 및 상기 블로워(130)의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 열전소자(120)는 상기 열교환기(110) 쪽을 향하는 부위가 냉각부가 되도록 열전소자에 공급되는 전원의 극성이 설정된 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 에어커튼발생기(100)는,

   외기온센서(180)와 실내온도 컨트롤러(190)로부터 입력값을 받는 제어부(170)에 의하여 상기 외기온센서(180)의 값이 상기 실내온도 컨트롤러(190)의 설정값보다 크면 동작되는 것을 특징으로 하는 선루프가 구비된 자동차의 냉방성능개선장치.

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