KR20150024011A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20150024011A
KR20150024011A KR20130100884A KR20130100884A KR20150024011A KR 20150024011 A KR20150024011 A KR 20150024011A KR 20130100884 A KR20130100884 A KR 20130100884A KR 20130100884 A KR20130100884 A KR 20130100884A KR 20150024011 A KR20150024011 A KR 20150024011A
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evaporator
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지용준
김기홍
이동석
박지용
김재호
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한라비스테온공조 주식회사
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    • B60H3/06—Filtering
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Abstract

공조 케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하며, 광촉매 모듈의 설치 위치를 최적화하고 광촉매 모듈의 탈부착이 용이하여 유지 보수에 이점이 있는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조 케이스와, 상기 공조 케이스의 공기 통로 상에 설치되는 증발기와, 상기 공조 케이스의 내부에 공기를 송풍하는 송풍장치를 포함하며, 상기 공조 케이스의 내부에 광촉매 모듈이 구비되고, 상기 광촉매 모듈은 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 라디칼을 발생시키는 촉매부와, 공기 유동 방향으로 상기 촉매부의 상류 측 또는 하류 측에 배치되어, 상기 촉매부로 자외선(UV) 광을 조사하는 광원부를 포함하며, 상기 촉매부는 제1 촉매부와, 공기 유동 방향으로 상기 제1 촉매부의 하류 측에 배치되는 제2 촉매부를 구비하는 듀얼 타입으로 구성된다. 따라서, 별도로 필터를 교체하지 않아도 되고, 담체의 종류 선택 또는 광원부의 적절한 온/오프 제어를 통해 광촉매 모듈이 거의 반영구적으로 사용 가능하며, 공조 케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취할 뿐 아니라, 광촉매 모듈의 설치 위치를 최적화하고 광촉매 모듈의 탈부착이 용이하여 유지 보수에 이점이 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재되어 실내의 온도, 습도, 기류 및 청정도 등의 조건을 사용 목적에 적합한 상태로 유지하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
선 출원된 일본 등록특허공보 제2549032호(1997.05.30)에는 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치는 케이스(20)에 외기 흡입구(21)와 내기 흡입구(22)가 구비되며, 외기 흡입구(21)와 내기 흡입구(22)를 선택적으로 개폐하는 인테이크 도어(23)가 회동 가능하게 구비된다. 인테이크 도어(23)의 회동 축에는 액추에이터(30)가 연결되어 제어 수단(31)에 의해 제어된다.
인테이크 도어(23)의 하류 측에는 내,외기 흡입구(21)(22)로부터 도입된 공기를 하류 측으로 송풍하기 위한 송풍기(25)가 설치되고, 송풍기(25)는 팬(32)과 상기 팬(32)을 회전시키는 모터(33)로 구성된다. 상기 송풍기(25)의 하류 측에는 증발기(26)가 내설되어 이를 통과하는 공기와 열교환 함으로써 공기를 냉각시킨다. 증발기(26)의 하류 측의 공기 통로(28)에는 장파장 빛의 조사에 의해 활성 산소를 발생시키는 광촉매 필터(27)가 설치된다.
상기 광촉매 필터(27)는 자외선 램프(29)의 조사에 의해 활성 산소를 발생해, 이 활성 산소가 악취를 일으키는 물질을 극 저농도의 피산화성 화합물까지 산화 분해한다. 상기 자외선 램프(29)는 증발기(26)와 광촉매 필터(27)의 사이에 배치된다. 광촉매 필터(27)의 하류 측에는 유동 공기중에 포함되는 오존을 제거하기 위한 금속촉매 필터(34)가 설치된다. 미설명된 부호 35는 온도 센서이고, 36은 악취 레벨을 센싱하는 센서이며, 37은 팬 스위치이고, 24는 공기 토출구이다.
하지만, 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치는 광촉매의 광원으로 사용되는 자외선 램프(29)가 내부에 수은을 함유한 것으로서, 수은이 인체에 유해하고 여러 환경적 요건에 의해 차량에 적용할 수 없다는 문제점이 있었다. 아울러, 광촉매 필터(27)는 증발기(26)의 하류 측에 설치되어 증발기(26)에서 발생되는 악취를 흡착하여 탈취시킴에 따라, 먼지량 과다 시 풍량 저하로 필터를 교체하여야 하는 문제점이 있었다.
일본 등록특허공보 제2549032호(1997.05.30)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 공조 케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하며, 광촉매 모듈의 설치 위치를 최적화하고 광촉매 모듈의 탈부착이 용이하여 유지 보수에 이점이 있는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 입구측에 공기유입구가 형성되고 출구측에 공기토출구가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조 케이스와, 상기 공조 케이스의 공기 통로 상에 설치되는 증발기와, 상기 공조 케이스의 내부에 공기를 송풍하는 송풍장치를 포함하며, 상기 공조 케이스의 내부에 광촉매 모듈이 구비되고, 상기 광촉매 모듈은 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 라디칼을 발생시키는 촉매부와, 공기 유동 방향으로 상기 촉매부의 상류 측 또는 하류 측에 배치되어, 상기 촉매부로 자외선(UV) 광을 조사하는 광원부를 포함하며, 상기 촉매부는 제1 촉매부와, 공기 유동 방향으로 상기 제1 촉매부의 하류 측에 배치되는 제2 촉매부를 구비하는 듀얼 타입으로 구성된다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 별도로 필터를 교체하지 않아도 되고, 담체의 종류 선택 또는 광원부의 적절한 온/오프 제어를 통해 광촉매 모듈이 거의 반영구적으로 사용 가능하며, 공조 케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취할 뿐 아니라, 광촉매 모듈의 설치 위치를 최적화하고 광촉매 모듈의 탈부착이 용이하여 유지 보수에 이점이 있다.
도 1은 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 광촉매 모듈을 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 촉매부를 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공조 케이스(140)와, 증발기(141) 및 히터코어(142)와, 송풍장치(110)와, 온도조절도어(145) 및 다수의 모드도어(146)와 광촉매 모듈(200)을 포함한다.
공조 케이스(140)는 입구측에 공기유입구(143)가 형성되고, 출구측에 다수의 공기토출구(144)가 형성되며, 내부에 공기 통로가 형성된다. 증발기(141) 및 히터코어(142)는 공조 케이스(140)의 내부 공기 통로 상에 순차적으로 일정 간격을 두고 설치된다. 증발기(141)는 공기 통로를 유동하는 공기와 열교환되어 공기를 냉각시키는 기능을 하며, 히터코어(142)는 공기 통로를 유동하는 공기와 열교환되어 공기를 가열시키는 기능을 수행한다.
송풍장치(110)는 상기 공조 케이스(140)의 내부에 공기를 송풍하는 것으로서, 내기 유입구(121)와, 외기 유입구(122)가 일 측에 형성되고, 내기 유입구(121) 및 외기 유입구(122)를 선택적으로 개폐하도록 내외기 전환도어(123)가 설치된다. 아울러, 송풍장치(110)는 내기 또는 외기를 공조 케이스(140)의 공기유입구(143) 측으로 강제 송풍하기 위한 송풍팬(135)을 구비한다.
온도조절도어(145)는 증발기(141)와 히터코어(142)의 사이에 설치되어 히터코어(142)를 통과하는 온풍통로와 히터코어(142)를 바이패스하는 냉풍통로의 개도를 조절함으로써 공기의 토출 온도를 조절한다. 다수의 모드도어(146)는 각각의 공기토출구(144)에 설치되어 다양한 공조모드에 따라 각 공기토출구(144)를 선택적으로 개폐한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 광촉매 모듈을 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 촉매부를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 광촉매 모듈(200)은 공조 케이스(140)의 내부에 구비되는 것으로서, 촉매부(210) 및 광원부(220)를 구비한다. 광촉매 모듈(200)은 촉매부(210)와 광원부(220)가 하나로 모듈화되어 구성된다.
촉매부(210)는 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜, 라디칼(201)을 발생시킨다. 상기 촉매부(210)는 세라믹류 등의 담체로 이루어지며, 공기 저항이 많지 않은 물질로 이루어져 촉매부(210)를 통과하는 유동 공기의 풍량이 저하되는 것을 최소화한다.
상기 촉매부(210)는 후술할 광원부(220)에서 조사되는 빛에 의해 광 촉매 반응을 일으키며, 광 촉매 반응에서 발생된 라디칼(201)의 산화 작용으로 공조 케이스(140)의 내부로 유입되는 오염물질과 증발기(141) 내의 균류, 각종 오염물질 및 악취를 제거한다.
광원부(220)는 공기 유동 방향으로 상기 촉매부(210)의 상류 측 또는 하류 측에 배치되어, 상기 촉매부(210)로 자외선(UV) 광을 조사하는 작용을 한다. 본 실시 예에서 광원부(220)는 공기 유동 방향으로 촉매부(210)의 상류 측 및 하류 측에 모두 배치되지만, 광원부(220)는 공기 유동 방향으로 촉매부(210)의 상류 측에만 구비되거나 하류 측에만 구비되는 것도 가능하다.
촉매부(210)를 구성하는 광촉매 담체는 광원부(220)에 의해 빛을 흡수하게 되면, 전자가 채워져 있는 가전자대(Valence Band:VB)의 전자는 이 빛에너지를 흡수하여 전자가 비어있는 전도대(Conduction Band:CB)로 점프하게 된다. 가전자대의 빈 전자자리인 정공(Hole)은 표면에 물 분자를 산화시켜 자신은 원래의 상태로 되고, 산화된 물분자는 ·OH 라디칼을 형성한다. 아울러, 전도대로 여기된 여기 전자(Excited Electron)라 하는 전자는 산소와 반응하여 강한 산화력의 과산소 라디칼(·O2-)을 생성한다.
이와 같이, 광촉매 모듈(200)이 촉매부(210) 및 광원부(220)로 구성되어 광 촉매 반응에 의해 라디칼(201)을 발생시키는 구조는, 악취가 포함된 오염 공기를 흡착하여 탈취시키는 구조와 비교하여, 별도로 필터를 교체하지 않아도 되며, 담체의 종류 선택 또는 광원부의 적절한 온/오프 제어를 통해 광촉매 모듈(200)이 거의 반영구적으로 사용 가능하다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광촉매 모듈(200)은 수명이 우수하다.
상기 광원부(220)는 315nm 내지 380nm 범위의 파장을 갖는 UVA(Ultra Violet-A) 광을 조사하는 발광다이오드(LED)로 구성될 수 있다. 광원부(220)가 LED로 구성됨으로써, 기존의 수은 램프에서 문제점이었던 수은 사용의 문제를 해결하고 작은 전력으로 효과적인 빛의 조사가 가능하다. 아울러, UVA는 비교적 저가이기 때문에 비용적인 측면에서 유리하고 광촉매 담체의 광 촉매 반응을 효과적으로 활성화시킨다.
상기 광촉매 모듈(200)은 공기 유동 방향으로 상기 증발기(141)의 상류 측에 배치된다. 광촉매 모듈(200)은 증발기(141)의 상류 측인 공조 케이스(140)의 내부 공기 통로 상에 형성된다. 또는, 광촉매 모듈(200)은 송풍장치(110)와 공조 케이스(140)를 연결하는 송풍 덕트 상에 구비될 수 있으며, 송풍장치(110)의 내부에 배치되는 것도 가능하다.
광촉매 모듈(200)이 증발기(141)의 상류 측에 배치됨으로써, 광촉매 모듈(200)로부터 발생되는 라디칼(201)이 유동 공기와 함께 증발기(141) 측으로 유동되어 증발기(141)에 존재하는 미생물, 유해 가스 등의 냄새 유발 물질(1411)을 제거하게 된다.
결국, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 증발기(141)의 냄새 유발 물질(1411)을 증발기(141)의 하류 측에서 포집하는 구조와 비교하여, 증발기(141)의 상류 측에서 라디칼(201)을 증발기(141)로 공급하여 증발기(141)의 냄새 유발 물질(1411)을 원천적으로 제거함으로써, 더욱 효율적인 악취 제거가 가능하며, 필터의 교체 주기를 더욱 짧게 할 수 있는 것이다.
도 5를 참조하면, 상기 촉매부(210)는 허니컴 구조체(213)에 촉매를 담지하여 구성되는 것이 바람직하다. 촉매부(210)는 메쉬(Mesh) 형태의 케이스(214)를 구비할 수 있으며, 상기 케이스(214)의 내부에 허니컴 구조체(213)를 구비하고, 상기 허니컴 구조체(213)에 광촉매 담체를 담지하여 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 촉매부(210)를 통과하는 유동 공기의 저항이 최소화되어 풍량의 저하를 최소화할 수 있다.
촉매부(210)는 제1 촉매부(211)와, 공기 유동 방향으로 상기 제1 촉매부(211)의 하류 측에 배치되는 제2 촉매부(212)를 구비하는 듀얼 타입으로 구성된다. 상기와 같이, 촉매부(210)가 제1 촉매부(211) 및 제2 촉매부(212)의 듀얼 타입 구조로 이루어져, 각 촉매부가 서로 다른 구성을 취하여 기능을 다르게 구성할 수 있으며, 서로 다른 기능을 갖는 구성으로 인해 복합적인 효과를 얻는 것이 가능하다.
이 경우, 상기 제2 촉매부(212)가 제1 촉매부(211)보다 라디칼(201)을 더 많이 발생시키도록 구성된다. 결국, 제2 촉매부(212)는 제1 촉매부(211)의 하류 측에 위치하여 증발기(141)와 더욱 인접하게 되며, 증발기(141)와 더욱 인접한 제2 촉매부(212)가 라디칼(201)을 더 많이 발생시켜 증발기(141) 측으로 더욱 많은 양의 라디칼(201)을 공급하게 된다.
상기 제1 촉매부(211)는 유해 가스를 흡착하는 흡착부로 구성되고, 제2 촉매부(212)는 라디칼(201)을 발생시키는 라디칼 발생부로 구성된다. 흡착부는 공기 유동 방향으로 전단부 측에 구비되어 유해 가스를 흡착하는 작용을 한다. 상기 흡착부는 카본 필터와 같이 가스 흡착 성능이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 흡착부는 가스흡입 기능을 수행할 뿐 아니라, 라디칼을 토출하는 기능도 일부 수행할 수 있다.
라디칼 발생부는 공기 유동 방향으로 상기 흡착부의 하단 측에 구비되어, 라디칼(201)을 발생시키는 작용을 한다. 라디칼 발생부는 세라믹류와 같이 공기 저항이 낮은 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 촉매부(210)를 흡착부와 라디칼 발생부의 더불 구조로 구성함으로써, 공조 케이스(140) 내부의 이물질을 효과적으로 흡착하여 제거할 뿐 아니라 라디칼을 증발기(141) 측으로 공급하여 효과적인 악취 제거를 수행할 수 있다.
상기 광촉매 모듈(200)은 공기 유동 방향으로 상기 증발기(141)의 상류 측에 배치되고, 상기 제2 촉매부(212)는 증발기(141)에 인접하게 배치된다. 즉, 상기 광촉매 모듈(200)은 증발기(141)에 인접하게 배치됨과 아울러, 상기 광원부(220)는 촉매부(210)에 인접하게 배치된다. 아울러, 광촉매 모듈(200)은 공조 케이스(140)의 공기 통로 중앙 부위에 배치되도록 하여 성능을 향상시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제2 촉매부(212)는 증발기(141)에 인접하게 배치됨에 따라, 광촉매 모듈(200)로부터 발생되는 라디칼의 손실이 최소화되어 광촉매 라디칼의 효과를 극대화할 수 있다. 아울러, 상기 광원부(220)가 촉매부(210)에 인접하게 배치됨에 따라, 광 촉매 반응의 효율을 극대화할 수 있다.
상기 제1 촉매부(211) 및 제2 촉매부(212)는 일체로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 광촉매 모듈(200)의 탈부착이 용이하여 유지 보수에 이점이 있으며, 촉매부(210)의 부피를 컴펙트하게 구성 가능하여 전체적인 광촉매 모듈(200)의 부피를 축소 가능하다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 차량용 공조장치 110 : 송풍장치
121 : 내기 유입구 122 : 외기 유입구
123 : 내외기 전환도어 135 : 송풍팬
140 : 공조케이스 141 : 증발기
142 : 히터코어 143 : 공기유입구
144 : 공기토출구 145 : 온도조절도어
146 : 모드도어 200 : 광촉매 모듈
201 : 라디칼 210 : 촉매부
211 : 제1 촉매부 212 : 제2 촉매부
213 : 허니컴 구조체 214 : 케이스
220 : 광원부

Claims (5)

  1. 입구측에 공기유입구(143)가 형성되고 출구측에 공기토출구(144)가 형성되며 내부에 공기 통로가 형성되는 공조 케이스(140)와, 상기 공조 케이스(140)의 공기 통로 상에 설치되는 증발기(141)와, 상기 공조 케이스(140)의 내부에 공기를 송풍하는 송풍장치(110)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 공조 케이스(140)의 내부에 광촉매 모듈(200)이 구비되고,
    상기 광촉매 모듈(200)은:
    조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 라디칼(201)을 발생시키는 촉매부(210); 및
    공기 유동 방향으로 상기 촉매부(210)의 상류 측 또는 하류 측에 배치되어, 상기 촉매부(210)로 자외선(UV) 광을 조사하는 광원부(220)를 포함하며,
    상기 촉매부(210)는 제1 촉매부(211)와, 공기 유동 방향으로 상기 제1 촉매부(211)의 하류 측에 배치되는 제2 촉매부(212)를 구비하는 듀얼 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 촉매부(212)가 제1 촉매부(211)보다 라디칼(201)을 더 많이 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 촉매부(211)는 유해 가스를 흡착하는 흡착부로 구성되고, 제2 촉매부(212)는 라디칼(201)을 발생시키는 라디칼 발생부로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(200)은 공기 유동 방향으로 상기 증발기(141)의 상류 측에 배치되고, 상기 제2 촉매부(212)는 증발기(141)에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 촉매부(211) 및 제2 촉매부(212)는 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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