KR20120002224A - 차량용 냉난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 냉난방시스템에 관한 것으로서, AC 압축기를 포함한 냉방장치를 구비하여 차량 운행시에는 차량용 배터리를 이용하여 냉방장치를 가동하고, 차량이 장시간 정차시에는 차량 내부에 별도로 구비된 리튬폴리머전지를 이용하여 냉방장치를 가동하며, 난방장치의 경우 차량 운행시에는 종래의 통상적인 방법으로 난방장치를 가동하고, 차량 정차시에는 상기 리튬폴리머전지를 이용하여 난방장치를 가동함으로써, 엔진구동으로 인한 소음문제, 연료낭비 문제, 배기가스로 인한 환경오염 문제 및 차량 정차시 냉난방장치를 가동하기 위하여 별도의 장비 구성으로 인한 경제가치 저하문제 등 종래의 차량용 냉난방장치의 단점을 해결하고자 안출된 차량용 냉난방 장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 차량의 엔진 동력으로 구동하여 냉매가스를 고압으로 압축시키는 압축기, 고압의 냉매가스를 저압의 액체상태로 응축시키는 응축기, 저압의 액체상태로 응축된 냉매를 기화시킴과 동시에 냉매의 온도를 급격히 낮추는 팽창밸브 및 저온의 냉매가스를 열 교환시켜 주변의 공기를 낮추는 증발기로 이루어진 냉방장치가 구비된 통상의 차량용 냉방시스템에 있어서, 제1전원부; 제2전원부; 상기 제1전원부 및 상기 제2전원부와 연결된 전환스위치; 상기 전환스위치와 연결된 인버터; 및 상기 인버터를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 냉방장치;를 포함하여 이루어진다.

Description

차량용 냉난방시스템{COOLING AND HEATING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 냉난방시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 차량용 엔진에 벨트풀리로 연결하여 구동시킨 압축기를 AC용 압축기로 구성하고, 엔진이 아닌 차량용 배터리를 이용하여 구동함으로써 별도의 벨트풀리 구조를 생략하였고, 차량 운행 중에만 엔진을 이용하여 가동하였던 냉난방 시스템을 한 번 충전으로 10시간 이상 사용할 수 있는 리튬폴리머전지를 별도로 구비함으로써 차량의 정지시에도 냉난방장치를 가동할 수 있도록 구성한 차량용 냉난방시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 냉방시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 냉매가스를 고압으로 압축시키는 압축기(1), 고압의 냉매가스를 저압의 액체상태로 응축시키는 응축기(2), 저압의 액체상태로 응축된 냉매를 팽창시켜 냉매를 기화시킴과 동시에 냉매의 온도를 급격히 낮추는 팽창밸브(3), 저온의 냉매가스를 열교환시켜 주변의 공기를 낮추는 증발기(4)를 배관(5)으로 연결하여 구성되고, 냉매는 상기 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)를 순차적으로 반복하여 순환하면서 증발기(4)의 주변에 찬 공기를 지속적으로 발생하게 되며, 이와 같이 발생한 찬 공기를 차량의 내부로 공급함으로써 차내의 냉방이 이루어지도록 되어 있다.

이때, 압축기(1)의 구동원은 차량의 엔진 동력을 이용하고 있으며, 압축기(1)가 차량 엔진과 벨트풀리로 연결되어 구동되므로 별도의 벨트풀리 구조를 필요로 하고, 증발기(4)의 수는 차량의 종류에 따라 다르게 구비되는 것으로, 예를 들면 소형차량인 경우에는 통상 1개가 구비되어 있고, 대형버스인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 1개 이상의 증발기(4)를 병렬로 구비하여 사용하고 있다.

그러나, 이러한 차량의 냉방시스템은 압축기(1)를 엔진 동력으로 구동시키도록 된 것이므로, 차량의 시동을 걸어 엔진이 구동되어야만 가동시킬 수 있다. 따라서 차량을 장시간 정차시키는 경우, 시동을 끄게 되면 냉방시스템이 가동되지 않아 차내의 냉방이 이루어지지 않게 되므로, 엔진을 작동시킨 상태에서 장시간 정차하였던 것으로, 이로 인해 연료낭비는 물론, 엔진구동으로 인해 주변에 소음을 유발하고, 배기가스에 의해 대기를 오염시키는 문제가 있었으며, 이러한 문제는 특히 버스 안에서 장시간 대기하는 경우가 빈번한 전경버스에서 더욱 가중되므로 이의 해결이 절실하였다.

또한, 난방시스템의 경우에도 냉각수 히터를 포함하여 이루어진 통상의 차량용 난방장치를 이용하여 히터 코일을 가열하고, 이에 팬을 연결하여 차량 내부를 난방시켰다.

그러나, 이 또한 차량의 시동을 걸어 엔진이 구동되어야만 가동시킬 수 있는 것으로, 냉방장치에서와 동일한 문제점을 안고 있었다.

이의 해결을 위해 차량 정차시 외부로부터 별도의 전원을 인가받아 작동하도록 냉난방시스템을 구성하기도 하였으나, 이는 별도의 외부 전원 공급장치로 인하여 또 다른 소음을 발생시키는 결과를 초래하였으며, 별도의 외부 전원 공급장치를 구비하여야 하기 때문에 경제적 가치가 크게 떨어졌다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 AC용 냉방장치(압축기)를 구비하여 별도의 벨트풀리 연결없이 차량 주행시는 물론, 차량 정차시에도 냉방장치를 구동할 수 있는 차량용 냉방시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량 내부에 차량용 배터리 이외에 리튬폴리머전지를 더 구비함으로써 차량 정차시 별도의 엔진구동 없이 리튬폴리머전지를 이용하여 차량의 냉난방장치를 구동시킬 수 있는 차량용 냉난방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량 정차시 차량 내부의 별도의 배터리를 이용하여 냉난방장치를 구동함으로써 종래의 엔진구동으로 인한 소음 문제, 배기가스 배출문제, 연료비 절감문제 및 별도의 외부전원공급수단을 구비함으로써 발생하였던 경제적 가치 저하 문제 등을 해결한 차량용 냉난방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 차량용 냉난방장치는, 차량의 엔진 동력으로 구동하여 냉매가스를 고압으로 압축시키는 압축기, 고압의 냉매가스를 저압의 액체상태로 응축시키는 응축기, 저압의 액체상태로 응축된 냉매를 기화시킴과 동시에 냉매의 온도를 급격히 낮추는 팽창밸브 및 저온의 냉매가스를 열 교환시켜 주변의 공기를 낮추는 증발기로 이루어진 냉방장치가 구비된 통상의 차량용 냉방시스템에 있어서, 제1전원부; 제2전원부; 상기 제1전원부 및 상기 제2전원부와 연결된 전환스위치; 상기 전환스위치와 연결된 인버터; 및 상기 인버터를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 냉방장치;를 포함하여 이루어짐으로써 달성된다.

또한, 냉각수 히터를 포함하여 이루어진 통상의 차량용 난방시스템에 있어서, 제1전원부; 제2전원부; 상기 제1전원부 및 상기 제2전원부와 연결된 전환스위치; 상기 전환스위치와 연결된 인버터; 및 상기 인버터를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 난방장치;를 포함하여 이루어짐으로써 달성된다.

상기 제1전원부는 차량용 배터리를, 상기 제2전원부는 리튬폴리머전지를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, AC전용 압축기를 구비함으로써 차량의 운행시에 차량용 배터리를 통해 압축기를 구동하여 차량 냉방장치를 가동할 수 있으며, 차량 정차시에는 별도로 구비된 리튬폴리머전지를 이용하여 장시간 차량 냉방장치를 가동할 수 있기 때문에 종래의 엔진과 벨트풀리로 연결되어 구동되던 압축기와 같은 냉방장치에서 문제가 되었던, 엔진 구동으로 인한 소음 문제, 배기가스로 인한 환경오염 문제, 연료비 낭비문제 및 별도의 장치(차량 엔진과 압축기를 벨트풀리로 연결한 구조, 차량 외부 전원 장치) 증설로 인한 경제적 가치 저하 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 일반적인 차량의 냉방시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 일반적인 냉방장치의 작동 과정을 나타낸 구성도,
도 3은 종래의 차량용 냉방장치의 연결구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 냉난방시스템을 나타낸 구성도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 차량의 냉방장치는 차량의 엔진 동력으로 구동하여 냉매가스를 고압으로 압축시키는 압축기, 고압의 냉매가스를 저압의 액체상태로 응축시키는 응축기, 저압의 액체상태로 응축된 냉매를 기화시킴과 동시에 냉매의 온도를 급격히 낮추는 팽창밸브 및 저온의 냉매가스를 열 교환시켜 주변의 공기를 낮추는 증발기로 이루어진다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 운행 시에는 차량의 엔진에 장착되어 차량 엔진과 벨트로 연결하여 냉방 압축기를 구동하여 냉매를 압축하면 고온고압의 가스는 응축기로 보내지며, 응축기에서는 고온고압의 가스에 대한 열을 방출시켜 중온고압의 가스로 변환되고, 응축기를 통과한 중온고압의 가스는 팽창밸브를 통해 저온저압의 가스로 변화되어 증발기로 보내지며, 증발기에 유입된 저온저압의 가스는 증발기 블로워를 통해 실내로 유입되어 차량 내부를 냉방시킨다.

따라서, 상기와 같은 구성은 벨트풀리의 구성이 항상 필요하였으며, 차량의 시동이 꺼져 엔진으로부터 동력을 전달받지 못할 경우, 냉방장치 전체를 가동할 수 없다는 단점을 안고 있다.

그러나, 본 발명은 상기와 같은 냉방장치가 구비된 통상의 차량용 냉방시스템에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리 등으로 구성된 제1전원부(100); 리튬이온전지 등으로 구성된 제2전원부(200); 상기 제1전원부(100) 및 상기 제2전원부(200)와 연결된 전환스위치(300); 상기 전환스위치(300)와 연결된 인버터(400); 및 상기 인버터(400)를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 냉방장치(500);를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 냉방장치(500)는 상기 제1전원부(100) 또는 상기 제2전원부(200)로부터 선택적으로 전원을 인가받아 작동하는 AC 압축기(510)와 응축기(520), 팽창밸브(530) 및 증발기(540)로 구성된다.

따라서, 본 발명에서는 종래 차량 엔진과 냉방용 압축기 사이에 풀리로 연결된 구조의 생략으로 원가를 절감시키고, 구조가 간소화되었으며, 벨트풀리의 작동시 발생하는 소음 문제를 해결하였고, 벨트풀리 구조가 없으므로 이로 인한 유지 보수 문제도 자연적으로 해결되었다.

즉, 차량 운행시에는 상기 제1전원부(100)의 전원을 인가받아 상기 AC 압축기(510)를 포함한 상기 냉방장치(500)가 작동하게 되며, 차량 정차시에는 상기 제2전원부(200)의 전원을 인가받아 상기 AC 압축기(510)를 포함한 상기 냉방장치(500)가 작동하게 된다.

이때, 상기 전환스위치(300)를 통해 상기 제1전원부(100) 및 상기 제2전원부(200)의 전원을 온오프시켜 상기 냉방장치(500)에 선택적으로 공급하게 되며, 상기 전환스위치(300)는 차량 센터페시아에 제어버튼 등과 연결되어 작동시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2전원부(200)는 일반적인 차량용 배터리로 구성할 경우 제너레이터와 같은 충전장치가 별도로 구성되어야 하므로, 한 번 충전으로 적어도 10시간 정도 사용할 수 있도록 리튬폴리머전지로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1전원부(100)는 DC 24V전원을 공급하고, 상기 제2전원부(200)는 DC 680V전원을 공급하게 되며, 이는 상기 인버터(400)를 통해 AC 380V로 각각 변환되어 상기 AC 압축기(510)로 공급된다.

한편, 겨울철에는 PTC Heater를 이용하여 차량 내부의 난방을 가동하게 되며, 이때, 통상의 차량용 난방시스템의 작동은 동일하며, 다만, 차량 정차시에는 상기 제2전원부(200)로부터 전원을 인가받아 상기 PTC Heater의 코일을 가열시켜 차량 내부를 난방하게 된다.

즉, 냉각수 히터를 포함하여 이루어진 통상의 차량용 난방시스템에 있어서, 상기 제1전원부(100); 상기 제2전원부(200); 상기 제1전원부(100) 및 상기 제2전원부(200)와 연결된 상기 전환스위치(300); 상기 전환스위치(300)와 연결된 상기 인버터(400); 및 상기 인버터(400)를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 난방장치(600);를 포함하여 이루어지며, 기본적인 난방작동은 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

따라서, 본 발명은 별도의 리튬폴리머전지와 같은 상기 제2전원부(200)를 차량 내부에 구비함으로써 냉난방시스템을 차량 운행시뿐만 아니라, 차량 정차시에도 가동할 수 있다.

1 : 압축기 2 : 응축기
3 : 팽창밸브 4 : 증발기
100 : 제1전원부 200 : 제2전원부
300 : 전환스위치 400 : 인버터
500 : 냉방장치 510 : AC 압축기
520 : 응축기 530 : 팽창밸브
540 : 증발기
600 : 난방장치

Claims (4)

1. 차량의 엔진 동력으로 구동하여 냉매가스를 고압으로 압축시키는 압축기, 고압의 냉매가스를 저압의 액체상태로 응축시키는 응축기, 저압의 액체상태로 응축된 냉매를 기화시킴과 동시에 냉매의 온도를 급격히 낮추는 팽창밸브 및 저온의 냉매가스를 열 교환시켜 주변의 공기를 낮추는 증발기로 이루어진 냉방장치가 구비된 통상의 차량용 냉방시스템에 있어서,
   제1전원부;
   제2전원부;
   상기 제1전원부 및 상기 제2전원부와 연결된 전환스위치;
   상기 전환스위치와 연결된 인버터; 및
   상기 인버터를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 냉방장치;
   를 포함하여 이루어진 차량의 냉방시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1전원부는 차량용 배터리를, 상기 제2전원부는 리튬폴리머전지를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉방시스템.
   
3. 냉각수 히터를 포함하여 이루어진 통상의 차량용 난방시스템에 있어서,
   제1전원부;
   제2전원부;
   상기 제1전원부 및 상기 제2전원부와 연결된 전환스위치;
   상기 전환스위치와 연결된 인버터; 및
   상기 인버터를 통해 AC 전원을 공급받아 동작하는 난방장치;
   를 포함하여 이루어진 차량의 난방시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1전원부는 차량용 배터리를, 상기 제2전원부는 리튬폴리머전지를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 난방시스템.

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