KR20150033892A

KR20150033892A - 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치

Info

Publication number: KR20150033892A
Application number: KR20130113728A
Authority: KR
Inventors: 최준형; 권양수
Original assignee: 충청통합카드시스템(주)
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-02
Also published as: KR101651455B1

Abstract

본 발명은 차량의 내부에 설치되는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)로서, 태양 전지(100); 상기 태양 전지(100)에서 태양광에 의해 생산된 전류의 교류성분을 직류성분으로 변환하는 DC 컨버터(200); 상기 DC 컨버터(200)에서 전달된 전류를 충전하는 이차 전지(300); 상기 이차 전지(300)에서 전달된 전류의 방향성을 변경하는 전환부(400); 상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향성에 따라 냉난방의 전환이 가능한 펠티어 소자(500); 상기 모든 구성요소에 데이터 통신 환경을 제공하는 유무선통신망(600); 및 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 모든 구성요소를 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치{A cooling and heating device for vehicle seat using Peltier Chipset}

본 발명은 차량의 내부에 설치되는 보조장치로서, 펠티어 소자를 이용하여 차량의 내부를 냉난방하기 위한 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 차량의 내부의 냉, 난방과 환기를 목적으로 공조장치(HVAC : Heating, Ventilating & Air Conditioning System)가 설치된다.

이러한 공조장치에는 엔진을 냉각하면서 고온으로 가열된 냉각수를 순환시켜 주위의 공기를 가열하고, 이렇게 가열된 공기를 차량의 내부로 순환시키는 난방 장치와, 냉매를 순환시켜 주위 공기의 열을 흡수하는 냉동 사이클을 사용하여 공기를 냉각시킨 후 냉각된 공기를 차량의 내부로 순환시키는 냉방 장치로 구분된다.

통상 상기 냉방 장치의 냉동 사이클은 엔진의 구동에 의해 냉매를 고온 고압의 기체상태로 압축시키는 압축기와 상기 압축기에서 압축된 냉매를 공급받아 열을 방출하고 응축시키는 응축기와 상기 응축기로부터 응축된 고압의 액체 냉매를 저장하는 리시버탱크와 상기 리시버탱크의 고압의 냉매를 증발하기 쉽도록 분무상태로 만드는 팽창밸브와 상기 팽창밸브에 연결되어 분무상태의 냉매를 흡열작용에 의해 증발시켜 냉기를 발생시키며, 압축기에 연결되어 사용된 냉매를 압축기로 이송하는 증발기와, 증발기와 압축기 사이에 구비되며 내부에 냉매를 저장할 수 있는 증발기탱크를 포함한다.

그러나 상기 냉방 장치는 차량의 엔진 효율을 저하시키는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국공개특허 제2009-0011433호는 시트 쿠션 또는 시트 백의 내부에 헬륨가스를 포함하는 불활성가스가 충진된 냉난방 패드가 시트 쿠션의 상부 측과 시트 백의 전면 측에 인접되게 설치되고, 각 냉난방 패드의 일측에는 자동차 배터리에서 공급되는 직류전원의 공급을 전환하는 것에 의해 냉난방의 전환이 가능한 펠티어 소자로 이루어진 냉온열 발생원이 접속된 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 냉난방장치를 제시하고 있다.

또한, 한국공개특허 제2010-0046342는 전류가 흘러 일면에 흡열 면이 형성되고, 타면에 방열 면이 형성되는 열전 소자와; 내부에 밀폐된 공간부를 가져 공간부 내에 냉각수가 채워지며, 열전도도가 높은 방열 금속재로 제조되어 열전소자의 흡열 면에 접촉되게 배치되는 제 1 하우징부재와; 내부에 밀폐된 공간부를 가져 공간부 내에 냉각수가 채워지며, 열전도도가 높은 방열 금속재로 제조되어 열전소자의 방열 면에 접촉되게 배치되는 제 2 하우징부재를 포함한 것을 특징으로 하는 열전 소자를 사용한 차량용 냉방 장치를 제시하고 있다.

그러나 종래기술들은 자동차 배터리에서 공급되는 전류를 주전원으로 이용함으로써, 여전히 차량의 엔진 효율을 저하시켜 더 많은 연료를 소모하게 하는 문제점이 있다.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 개발이 필요한 실정이다.

(선행문헌1) 한국공개특허 제2009-0011433호 (2009.02.02) (선행문헌2) 한국공개특허 제2010-0046342호 (2010.05.07)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 엔진 효율을 저하시키지 않고 차량의 내부를 냉난방할 수 있는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 차량의 내부에 설치되는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)로서, 차량의 내부에 설치되는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)로서, 태양 전지(100); 상기 태양 전지(100)에서 태양광에 의해 생산된 전류의 교류성분을 직류성분으로 변환하는 DC 컨버터(200); 상기 DC 컨버터(200)에서 전달된 전류를 충전하는 이차 전지(300); 상기 이차 전지(300)에서 전달된 전류의 방향성을 변경하는 전환부(400); 상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향성에 따라 냉난방의 전환이 가능한 펠티어 소자(500); 상기 모든 구성요소에 데이터 통신 환경을 제공하는 유무선통신망(600); 및 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 모든 구성요소를 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유무선통신망(600)은 차량의 내부에 LON(Local Operating network) 통신을 위한 스마트트랜시브, 커뮤니케이션트랜스포머, 및 플래시메모리를 포함하는 I²C(Inter-Integrated Circuit)방식의 유선 통신 환경을 제공하고, 차량의 외부에 차량의 내부와 무선 통신하는 무선 통신 환경을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는 차량의 내부 온도 설정값이 입력되며, 차량의 내부 온도를 측정하여 상기 설정값과 차이가 있으면 교정신호를 생성하여 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 중앙제어부(700)로 송신하는 온도교정부(800);를 더 포함하며, 상기 중앙제어부(700)는 상기 교정신호가 수신되면 차량의 내부 온도가 상기 설정값으로 맞춰지도록 상기 전환부(400)와 펠티어 소자(500)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는 상기 펠티어 소자(500)에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부(900);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부(900)는 상기 펠티어 소자(500)에 부착되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부(900)는 상기 펠티어 소자(500)와 일정간격 이격되게 설치되는 방열팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치는 차량의 배터리의 전력을 이용하지 않고 태양 전지에서 생산된 전력을 주전원으로 이용하는 펠티어 소자에 의해 차량의 내부가 냉난방됨으로써, 차량의 엔진 효율을 저하시키지 않고 차량의 내부를 냉난방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유무선통신망은 차량의 내부에 유선 통신 환경이 제공되고, 차량의 외부에 무선 통신 환경이 제공됨으로써, 차량의 외부에서 차량의 내부에서 설치된 구성요소에 자유롭게 통신 연결이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치는 차량의 내부 온도 설정값이 입력되며, 차량의 내부 온도를 측정하여 상기 설정값과 차이가 있으면 교정신호를 생성하여 유무선통신망을 통해 중앙제어부로 송신하는 온도교정부를 더 포함하여 구성되고, 상기 중앙제어부가 차량의 내부 온도를 상기 설정값으로 맞춰지도록 상기 전환부와 펠티어 소자를 제어함으로써, 차량의 내부 온도를 용이하게 맞출 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치는 펠티어 소자에서 발생하는 열을 방열하는 방열부를 더 포함하여 구성됨으로써, 펠티어 소자를 용이하게 방열할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 실시예 1의 개략도
도 3은 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 실시예 2의 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 차량의 내부에 설치되는 펠티어 소자를 이용하여 차량의 내부를 냉방하기 위한 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는 태양 전지(100), DC 컨버터(200), 이차 전지(300), 전환부(400), 펠티어 소자(500), 유무선 통신망, 및 중앙제어부(700)를 포함하여 구성된다.

상기 태양 전지(100)는 직렬 연결이나 병렬 연결 또는 직/병렬 혼합 형태로 연결되어 태양광을 이용하여 전력을 생산한다. 이 때, 상기 태양 전지(100)의 기전력을 높이기 위하여, 상기 태양 전지(100)와 별도로 보조 태양 전지(100)를 설치할 수 있다.

상기 DC 컨버터(200)는 상기 태양 전지(100)와 연결되며, 상기 태양 전지(100)에서 생산된 전류의 교류성분을 직류성분으로 변환하여 안정화하는 역할을 한다. 이 때, DC 컨버터(200)는 공지된 기술의 DC-DC 컨버터(200)를 이용하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 이차 전지(300)는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 상기 DC 컨버터(200)와 연결되며, 상기 DC 컨버터(200)에서 전달된 전류를 충전하였다가 상기 제어부(700)의 제어에 의해 상기 전환부(400)에 공급하는 역할을 한다.

이 때, 상기 이차 전지(300)는 각형 전지, 파우치형 전지, 또는 원통형 전지로 이루어질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.

또한, 상기 전환부(400)는 상기 이차전지와 연결되며, 상기 이차 전지(300)에서 전달된 전류의 방향성을 정방향 또는 역방향으로 변경한다.

이 때, 상기 전환부(400)는 전류의 방향을 전달하는 6핀 토글 스위치로 구성될 수 있으며, 6핀 토글 스위치는 직류모터를 이용하여 전류의 방향을 정방향 또는 역방향으로 변경하는 역할을 한다.

상기 펠티어 소자(500)는 열과 전기의 상호작용으로 일면에서는 흡열반응이 일어나고 타면에서는 발열반응이 일어나는 소자를 의미하며, 상기 전환부(400)와 연결되며 차량의 내부에 설치되며, 상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향성에 따라 냉난방의 전환이 가능하다.

또한, 상기 펠티어 소자(500)는 흡열반응이 일어나는 일면에 부착되는 다수의 제1열교환핀(미도시)과, 상기 제1열교환핀의 냉기를 차량의 실내로 송풍하는 제1송풍팬(미도시)과, 발열반응이 일어나는 일면에 부착되는 다수의 제2열교환핀(미도시)과, 상기 제2열교환핀의 열기를 차량의 실내로 송풍하는 제2송풍팬(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향이 정방향이면 상기 제1송풍팬이 작동되어 냉방을 하게 되고, 상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향이 역방향이면 상기 제2송풍팬이 작동되어 난방을 하도록 구성될 수 있다.

상기 유무선 통신망은 상기 모든 구성요소에 데이터 통신 환경을 제공한다.

상기 중앙제어부(700)는 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 모든 구성요소들을 제어한다.

또한, 상기 중앙제어부(700)는 상기 모든 구성요소들의 작동 상태, 제어 요소 등이 각각 디스플레이되는 디스플레이와, 상기 모든 구성요소들의 작동 명령을 입력받는 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는 차량의 배터리의 전력을 이용하지 않고 태양 전지(100)에서 생산된 전력을 주전원으로 이용하는 펠티어 소자(500)에 의해 차량의 내부가 냉난방됨으로써, 차량의 엔진 효율을 저하시키지 않고 차량의 내부를 냉난방할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 유무선 통신망은 차량의 내부에 LON(Local Operating network) 통신을 위한 스마트트랜시브, 커뮤니케이션트랜스포머, 및 플래시메모리를 포함하여 로컬 버스라고 부르는 병렬 버스와 달리 주변장치(1000)를 두 가닥의 신호선으로 연결하여 양방향 직렬 버스 규격인 I²C(Inter-Integrated Circuit)방식의 유선 통신 환경을 제공하고, 차량의 외부와 내부에 설치되는 RF 중계기를 이용하여 무선 통신 환경을 제공할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 유무선통신망(600)은 차량의 내부에 유선 통신 환경이 제공되고, 차량의 외부에 무선 통신 환경이 제공됨으로써, 차량의 외부에서 차량의 내부에서 설치된 구성요소에 자유롭게 통신 연결이 가능한 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.

<실시예 1>

도 2는 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 실시예 1의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)의 실시예 1은 온도교정부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 온도교정부(800)는 차량의 내부 온도 설정값이 입력되는 인터페이스(미도시)와, 차량의 내부 온도를 측정하는 온도센서(미도시)를 포함하여 구성되며, 상기 인터페이스에 입력된 상기 설정값이 상기 온도센서에 측정된 차량의 내부 온도와 차이가 있으면 교정신호를 생성하여 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 중앙제어부(700)로 송신한다.

상기 중앙제어부(700)는 상기 교정신호가 수신되면 차량의 내부 온도가 상기 설정값으로 맞춰지도록 상기 전환부(400)와 펠티어 소자(500)를 제어한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)의 실시예 1은 차량의 내부 온도 설정값이 입력되며, 차량의 내부 온도를 측정하여 상기 설정값과 차이가 있으면 교정신호를 생성하여 유무선통신망(600)을 통해 중앙제어부(700)로 송신하는 온도교정부(800)를 더 포함하여 구성되고, 상기 중앙제어부(700)가 차량의 내부 온도를 상기 설정값으로 맞춰지도록 상기 전환부(400)와 펠티어 소자(500)를 제어함으로써, 차량의 내부 온도를 용이하게 맞출 수 있는 장점이 있다.

<실시예 2>

도 3은 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치의 실시예 2의 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)의 실시예 2는 방열부(900)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 펠티어 소자(500)는 전력이 흐르면 열이 발생하는 소자로, 허용 온도를 넘게 되면 내부단락으로 인해 파손될 수 있는데, 상기 방열부(900)는 상기 펠티어 소자(500)가 파손되지 않도록 상기 펠티어 소자(500)에서 발생하는 열을 방열하는 역할을 한다.

상기 방열부(900)는 상기 펠티어 소자(500)에 부착되는 방열판(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 방열판은 표면이 요철형태로 형성되어, 상기 펠티어 소자(500)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방열하는 역할을 한다.

또한, 상기 방열부(900)는 상기 펠티어 소자(500)와 일정간격 이격되게 설치되어 상기 펠티어 소자(500)를 향하여 냉풍을 송풍하는 방열팬을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 방열팬은 상기 전환부(400)에서 공급되는 전류에 의해 작동되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 본 발명에 따른 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치
100 : 태양 전지
200 : DC 컨버터
300 : 이차 전지
400 : 전환부
500 : 펠티어 소자
600 : 유무선통신망
700 : 제어부
800 : 온도교정부
900 : 방열부

Claims

차량의 내부에 설치되는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)로서,
태양 전지(100);
상기 태양 전지(100)에서 태양광에 의해 생산된 전류의 교류성분을 직류성분으로 변환하는 DC 컨버터(200);
상기 DC 컨버터(200)에서 전달된 전류를 충전하는 이차 전지(300);
상기 이차 전지(300)에서 전달된 전류의 방향성을 변경하는 전환부(400);
상기 전환부(400)에서 전달된 전류의 방향성에 따라 냉난방의 전환이 가능한 펠티어 소자(500);
상기 모든 구성요소에 데이터 통신 환경을 제공하는 유무선통신망(600); 및
상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 모든 구성요소를 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).
제1항에 있어서, 상기 유무선통신망(600)은
차량의 내부에 LON(Local Operating network) 통신을 위한 스마트트랜시브, 커뮤니케이션트랜스포머, 및 플래시메모리를 포함하는 I²C(Inter-Integrated Circuit)방식의 유선 통신 환경을 제공하고, 차량의 외부에 차량의 내부와 무선 통신하는 무선 통신 환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).
제1항에 있어서, 상기 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는
차량의 내부 온도 설정값이 입력되며, 차량의 내부 온도를 측정하여 상기 설정값과 차이가 있으면 교정신호를 생성하여 상기 유무선통신망(600)을 통해 상기 중앙제어부(700)로 송신하는 온도교정부(800);를 더 포함하며,
상기 중앙제어부(700)는 상기 교정신호가 수신되면 차량의 내부 온도가 상기 설정값으로 맞춰지도록 상기 전환부(400)와 펠티어 소자(500)를 제어하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).
제1항에 있어서, 상기 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000)는
상기 펠티어 소자(500)에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부(900);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).
제4항에 있어서, 상기 방열부(900)는
상기 펠티어 소자(500)에 부착되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).
제4항에 있어서, 상기 방열부(900)는
상기 펠티어 소자(500)와 일정간격 이격되게 설치되는 방열팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치(1000).