KR20140086229A - 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 아이템을 장착하지 않고, 메인 에어컨 냉매 사이클에 차량용 배터리를 전원으로 하는 별도의 압축기를 부착하며, 3 웨이 밸브(3 Way Valve)를 이용하여 차량의 시동이 꺼진 상태에서 별도의 압축기로 냉매의 흐름을 제어하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨에 관한 것이다. 본 발명은 팽창밸브와, 증발기와, 제 1 압축기와, 응축기로 이루어진 차량용 에어컨 냉매 사이클; 상기 증발기와 제 1 압축기의 사이에 연결되는 냉매 유로에서 분기되는 제 1 분기부; 상기 제 1 분기부의 일측에 연결되는 제 2 압축기; 및 상기 제 2 압축기의 타측에 연결되고, 상기 제 1 압축기와 응축기의 사이에 연결되는 냉매 유로에서 분기되는 제 2 분기부;를 포함하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨을 제공한다.

Description

메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨{AIR-CONDITIONER WITHOUT STARTING THE ENGINE USING THE MAIN REFRIGERANT OF AIR-CONDITIONER CYCLE}
본 발명은 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 아이템을 장착하지 않고, 메인 에어컨 냉매 사이클에 차량용 배터리를 전원으로 하는 별도의 압축기를 부착하며, 3 웨이 밸브(3 Way Valve)를 이용하여 차량의 시동이 꺼진 상태에서 별도의 압축기로 냉매의 흐름을 제어하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 실내를 적절히 냉방하여 실내 온도를 쾌적하게 유지하는 에어컨 장치가 구비되어 있고, 이 에어컨 장치는 엔진의 회전력으로 압축되어 순환하는 냉매의 잠열을 이용하는 것으로 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브 등으로 구성된다. 증발기에서 증발된 기체상태의 냉매는 압축기로 흡입되어 압축된 후 고온 고압의 가스상태로 응축기에 보내지고, 응축기에서 강제 냉각된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 저온 저압의 액체상태로 팽창된 후 증발기로 보내져 저온 저압의 기체상태로 기화된다. 냉매는 증발기를 통과하는 공기의 열을 빼앗게 되는 바, 이러한 과정을 통해 냉각된 공기가 차량의 실내로 유입되면서 냉방이 이루어지는 것이다.
종래의 차량용 무시동 에어컨(대한민국 공개특허 제10-2012-0083154호)에 따르면 메인 에어컨 시스템과는 무관하게 별도의 냉매 사이클을 구축하고 있다. 도 1을 참조하면, 메인 에어컨 시스템과 독립적인 냉매 사이클을 갖도록 구성되어 있다. 압축기(10), 증발기(20), 응축기 팬(30), 응축기(40), 모세관이 배치되어 있음을 보여주고 있다.
상기와 같이 메인 에어컨 시스템과 별도의 냉매 사이클을 구축하게 되면, 종래의 냉매 사이클에서 사용되는 부품과는 별도의 부품을 설치해야 되고, 이와 같은 부품의 설치로 인해서 전체 중량의 증가 및 개발비용이 많이 들어가는 문제점이 있다.
또한, 별도의 냉매 사이클 장착을 위해서는 차량의 캐빈(CABIN) 형상 변경이 불가피하다는 문제가 있고, 적용되는 차종별로 별도로 제품을 개발해야 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 별도의 아이템을 장착하지 않고, 메인 에어컨 냉매 사이클에 차량용 배터리를 전원으로 하는 별도의 압축기를 부착하여, 종래의 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨을 제공하고자 한다.
둘째, 냉매유로에 3 웨이 밸브를 배치하여 차량의 시동이 켜진 상태와 꺼진 상태의 냉매 흐름을 변경하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 팽창밸브와, 증발기와, 제 1 압축기와, 응축기로 이루어진 차량용 에어컨 냉매 사이클; 상기 증발기와 제 1 압축기의 사이를 연결하는 냉매 유로에서 분기되는 제 1 분기부; 상기 제 1 분기부의 일측에 연결되는 제 2 압축기; 및 상기 제 2 압축기의 타측에 연결되고, 상기 제 1 압축기와 응축기의 사이를 연결하는 냉매 유로에서 분기되는 제 2 분기부;를 포함하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨을 제공한다.
또한, 상기 제 2 압축기는 차량용 배터리를 전원으로 작동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 분기부 및 제 2 분기부는 3 웨이 밸브(3 Way Valve)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 압축기의 용량이 제 2 압축기의 용량보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 압축기의 냉매 루프가 제 1 압축기의 냉매 루프보다 짧은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 에어컨 냉매 사이클은 차량의 시동이 켜진 상태에서만 작동하고, 차량의 시동이 꺼진 상태에서는 상기 3 웨이 밸브를 작동시켜 제 1 압축기 방향의 흐름을 제 2 압축기 방향으로 변경하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3 웨이 밸브를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 메인 에어컨과 무시동 에어컨의 작동 여부를 선택하는 제어스위치가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어스위치에는 무시동 에어컨의 냉방능력 조절이 가능하도록 하는 조절 스위치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨에 따르면 기존의 메인 냉매 사이클을 이용하므로, 부품의 수를 줄일 수 있고, 부품 수의 감소로 인해서 전체 중량의 감소를 가져오는 효과가 있다.
또한, 차량의 배터리로 구동이 가능하므로 시동이 꺼진 상태(무시동 상태)에서도 사용이 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면 무시동 에어컨의 구성이 콤팩트하게 되므로, 경량화, 소형화가 가능하고, 종래의 에어컨에 약간의 변경을 가하는 것만으로도 무시동 에어컨을 설치할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 메인 에어컨 냉매 사이클과 무관하게 별도의 냉매 사이클을 구비하는 무시동 에어컨의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 개요도로 시동이 켜진 상태의 냉매 흐름을 나타내고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 개요도로 시동이 꺼진 상태의 냉매 흐름을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 시동이 켜진 상태의 순서도를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 시동이 꺼진 상태의 순서도를 나타내고 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 3은 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 개요도로 시동이 켜진 상대와 꺼진 상태의 냉매 흐름을 나타내는 개략도이다.
본 발명은 팽창밸브(201)와, 증발기(200)와, 제 1 압축기(300)와, 응축기(100)로 이루어진 차량용 에어컨 냉매 사이클과, 상기 증발기(200)와 제 1 압축기(300)의 사이를 연결하는 냉매유로에서 분기되는 제 1 분기부(500)와, 상기 제 1 분기부(500)의 일측에 연결되는 제 2 압축기(400)와, 상기 제 2 압축기(400)의 타측에 연결되고, 상기 제 1 압축기(300)와 응축기(100)의 연결라인에 연결되는 제 2 분기부(600);를 포함하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨을 제공한다.
메인 에어컨 냉매 사이클은 증발기(200)에서 나온 냉매 흐름이 제 1 압축기(300)에서 압축이 되었다가 다시 응축기(100)로 유입되는 구조로 되어 있다.
본 발명에서는 종래의 무시동 에어컨 방식과는 달리 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용함으로써 별도의 응축기나 증발기 등을 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
도 2는 시동이 켜진 상태에서 본 발명에 따른 무시동 에어컨의 냉매 흐름을 도시적으로 표현하고 있다. 시동이 켜진 상태에서는 제 2 압축기(400)쪽 사이클을 이용하지 않는다.
시동이 켜진 상태에서는 종래의 메인 에어컨 냉매 사이클만 구동을 시키다가, 시동이 꺼진 상태가 되면, 차량의 배터리를 이용하는 제 2 압축기(400)쪽 냉매 사이클을 이용한다. 도 3에서는 시동이 꺼진 상태의 냉매 흐름을 도시적으로 표현하고 있다.
시동이 꺼진 상태에서는 증발기(200)에서 나온 냉매 흐름이 제 1 분기부(500)에서 제 1 압축기(300)쪽으로 흐르지 않고 제 2 압축기(400)쪽으로 흐르게 된다. 제 2 압축기(400)를 통과한 냉매 흐름은 다시 제 2 분기부(600)를 지나서 응축기(100)로 들어가게 된다.
상기 제 1 분기부(500) 및 제 2 분기부(600)는 시동이 켜진 상태와 꺼진 상태를 구별하여 냉매의 흐름을 제어하기 위해서 3 웨이 밸브(3 Way Valve)로 되어 있다. 또한, 상기 3 웨이 밸브를 제어하기 위해서 별도의 제어부(미도시)를 더 포함 할 수도 있다. 시동이 켜진 상태에서도 냉매의 흐름을 제 2 압축기(400)쪽으로 유도 할 수도 있는데, 이 경우에는 시동 초기에 빠른 냉방을 위해서는 엔진에 과부하가 걸릴 수도 있기 때문에 제어부를 이용하여 3 웨이 밸브의 개방정도를 조절함으로써 제 1 압축기(300) 및 제 2 압축기(400)로 유입되는 냉매의 유량을 제어할 수도 있다.
상기 제어부는 시동의 온 오프 상태를 자동으로 파악하여 3 웨이 밸브의 개방 방향을 조절할 수도 있으며, 개방 정도를 조정하여 냉방성능을 최대가 되도록 하는 역할을 수행한다.
통상적으로 제 1 압축기(300)의 용량이 제 2 압축기(400)의 용량보다 더 크다. 이는 배터리에 의해서 구동되는 제 2 압축기(400)의 용량을 너무 크게 하면 전체 시스템의 효율이 떨어지기 때문이다. 제 2 압축기(400)의 용량을 크게 하면 이를 구동시키기 위한 배터리의 용량이 커지게 되는 바, 제 1 압축기(300)의 용량 보다는 작게 설계하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차량용 에어컨 냉매 사이클은 차량의 시동이 켜진 상태에서만 작동할 수 있고, 차량의 시동이 커진 상태에서는 상기 3 웨이 밸브를 작동시켜 제 1 압축기(300) 방향의 흐름을 제 2 압축기(400) 방향으로 변경할 수도 있다. 상술한 바와 같이 무시동시에 제 1 압축기(300)와 제 2 압축기(400)를 동시에 이용할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 시동이 켜진 상태의 순서도를 나타내고 있다.
도 4를 참조하면, 차량의 시동이 켜진 상태에서 에어컨의 작동여부를 선택할 수 있다. 에어컨의 ON/OFF 스위치와 별도로 메인 에어컨과 무시동 에어컨의 작동을 조절하는 제어스위치가 존재할 수도 있다. 시동이 켜진 상태에서도 무시동 에어컨의 작동이 가능하고, 메인 에어컨과 무시동 에어컨을 동시에 작동시키는 것도 가능하다. 시동이 켜진 상태에서 무시동 에어컨을 작동시키면, 엔진 구동력이 압축기에 전달되지 않으므로 연비 향상 효과를 얻을 수 있다. 또한, 무시동 에어컨 동작을 위한 배터리 전력을 차량 운행을 통해서 계속 공급할 수 있다는 장점도 있다.
제어스위치에서 메인 에어컨의 작동을 선택한 경우라면, 다시 메인 에어컨의 단수를 선택할 수 있고, 이를 통해서 차량내의 쾌적한 환경을 유지할 수 있게 된다.
제어스위치에서 무시동 에어컨의 작동을 선택한 경우라면, 다시 무시동 에어컨의 단수를 선택할 수 있게 된다. 상술한 바와 같이 제어스위치는 메인 에어컨 작동, 무시동 에어컨 작동, 메인 및 무시동 에어컨 작동의 3가지 형태의 모드를 가질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨의 시동이 꺼진 상태의 순서도를 나타내고 있다.
도 5를 참조하면, 시동이 꺼진 상태에서 무시동 에어컨 동작 여부를 결정할 수 있으며, 동작시 무시동 에어컨의 단수를 선택할 수 있다.
상술한 제어스위치는 3 웨이 밸브를 제어하는 역할도 수행할 수 있으며, 메인 에어컨과 무시동 에어컨의 동작 여부를 결정하는 역할도 수행한다.
기존의 무시동 에어컨은 차량의 위쪽이나 뒤쪽에 1 피스 내지 2 피스 타입을 가지는 별도의 아이템으로 구성되어 장착되는 형식이었다. 하지만, 이와 같은 방식으로는 차량의 캐빈 형상 변경이 불가피하며, 이로 인해서 개발비용이 증대되는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 무시동 에어컨은 기존의 무시동 에어컨에 비해 개발비용 및 무게 절감의 효과가 뛰어나다 할 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 압축기
20: 증발기
30: 응축기 팬
40: 응축기
100: 응축기
200: 증발기
201: 팽창밸브
300: 제 1 압축기
400: 제 2 압축기
500: 제 1 분리부
600: 제 2 분리부

Claims (9)

  1. 팽창밸브와, 증발기와, 제 1 압축기와, 응축기로 이루어진 차량용 에어컨 냉매 사이클;
    상기 증발기와 제 1 압축기의 사이를 연결하는 냉매 유로에서 분기되는 제 1 분기부;
    상기 제 1 분기부의 일측에 연결되는 제 2 압축기; 및
    상기 제 2 압축기의 타측에 연결되고, 상기 제 1 압축기와 응축기의 사이를 연결하는 냉매 유로에서 분기되는 제 2 분기부;를 포함하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기는 차량용 배터리를 전원으로 작동되는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분기부 및 제 2 분기부는 3 웨이 밸브(3 Way Valve)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기의 용량이 제 2 압축기의 용량보다 더 큰 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기의 냉매 루프가 제 1 압축기의 냉매 루프보다 짧은 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량용 에어컨 냉매 사이클은 차량의 시동이 켜진 상태에서만 작동하고, 차량의 시동이 꺼진 상태에서는 상기 3 웨이 밸브를 작동시켜 제 1 압축기 방향의 흐름을 제 2 압축기 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3 웨이 밸브를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 메인 에어컨과 무시동 에어컨의 작동 여부를 선택하는 제어스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어스위치에는 무시동 에어컨의 냉방능력 조절이 가능하도록 하는 조절 스위치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 메인 에어컨 냉매 사이클을 이용하는 무시동 에어컨.
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KR20190026388A (ko) * 2017-09-05 2019-03-13 박종현 차량용 무시동 에어컨 장치 및 그를 갖는 차량

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