KR20150035910A - 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치를 사용하는 차량 - Google Patents

Abstract

공기 조화 장치는, 구강 청결 기구는 외부의 공기를 흡입하는 흡입팬, 상기 흡입된 공기를 정화하는 흡입 필터, 전류가 인가되면 냉각되는 부분인 냉각 소자 및 가열되는 부분인 가열 소자로 구성되어 있으며, 상기 냉각 소자에 의해 상기 정화된 공기를 냉각하여 응축수를 생성하며, 상기 가열 소자에 의해 상기 냉각된 공기를 가열하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 의한 공기의 냉각을 촉진하는 냉각판, 상기 열전 소자에 의해 발생한 열을 흡수하는 흡열판 및 상기 가열된 공기를 외부로 배출하는 배출팬을 포함한다.

Description

공기 조화 장치 및 공기 조화 장치를 사용하는 차량 {AIR CONDITIONER AND A VEHICLE USING AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치를 사용하는 차량에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상황에 따라 공기의 온도 및 습도를 조절 가능하게 하는 제어 모듈을 포함하는 공기 조화 장치 및 이러한 공기 조화 장치를 사용하는 차량에 관한 것이다.

공기 조화는 실내 또는 특정 장소에 공기의 온도, 습도, 기류 및 청정도를 그 사용 목적에 따라 가장 최적인 상태로 조정하는 것을 말하는 것으로서, 최근에는 실내의 환경을 쾌적하게 유지하고자 하는 것에 대한 관심이 높아져 이러한 공기 조화가 중요해지고 있다. 또한, 이러한 공기 조화는 실내 또는 특정 장소뿐만 아니라 차량 내에서도 요구되고 있는 실정이다.

차량 내에서 공기 조화를 위해서는 공기의 온도를 높이거나 낮출 필요가 있는 데, 이러한 역할을 수행하는 기존의 냉난방 장치는 많은 부품이 필요하여 제조가 어려우며 제조 비용이 많이 든다는 단점이 있어왔다. 또한, 냉난방 장치에 사용되는 냉매는 환경 문제를 야기할 수 있다는 문제점도 지적되어 왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 차량 내의 공기 조화 장치에 냉난방 장치 대신에 열전 소자인 펠티어 소자가 사용되고 있으며, 이 펠티어 소자는 구성이 단순하며 냉매를 필요치 않으므로, 차량의 제조원가 절감, 환경 오염의 방지 및 엔진 효율의 극대화를 이룰 수 있게 되었다.

아울러, 공기 조화 장치는 공기의 가열 및 냉각을 통한 공기의 온도 조절뿐만 아니라, 제습 및 공기 정화도 수행하게 되는 데, 이러한 공기의 온도 조절 및 제습의 정도는 상황에 따라 그 요구 정도가 다를 수 있으며, 이를 효과적으로 그리고 간편하게 조절하여 사용자가 쾌적감을 느낄 수 있도록 할 필요가 있다.

한편, 펠티어 소자를 차량용 제습장치에 사용하여 공기를 가열 또는 냉각시킴으로써, 차량 내부에 제습된 또는 가습된 공기를 제공하는 경우가 있으나, 이러한 차량용 제습장치는 단지 공기를 가열 및 냉각 시켜 제습 또는 가습을 하고 있을 뿐이며, 상황에 맞게 제습량 및 공기 온도를 조절하지는 않는다 (KR 2009-0078801 A 참조). 이럴 경우, 제습 정도 및 공기 온도에 대한 사용자의 요구치를 반영하기 어려워, 차량 내부로 공급된 공기가 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있으며, 자칫 잘못하면 제습장치를 사용하지 않는 경우보다 못한 경우가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상황에 따라 공기의 습도 및 온도를 적절하게 그리고 간편하게 조절할 수 있으며, 공기 조화 장치의 정상 작동 여부를 판단할 수 있는 공기 조화 장치의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 외부로 유입된 공기의 습도 및 온도를 사용자가 원하는 정도로 적절하게 조절하고, 또한 이러한 조절을 간단하게 할 수 있도록 하여, 실내에 있는 사용자에게 쾌적한 환경을 만들어 주며, 동시에 공기 조화 장치의 정상 작동 여부를 판단할 수 있는 공기 조화 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 공기 조화 장치의 일 실시예는 외부의 공기를 흡입하는 흡입팬, 상기 흡입된 공기를 정화하는 흡입 필터, 전류가 인가되면 냉각되는 부분인 냉각 소자 및 가열되는 부분인 가열 소자로 구성되어 있으며, 상기 냉각 소자에 의해 상기 정화된 공기를 냉각하여 응축수를 생성하며, 상기 가열 소자에 의해 상기 냉각된 공기를 가열하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 의한 공기의 냉각을 촉진하는 냉각판, 상기 열전 소자에 의해 발생한 열을 흡수하는 흡열판 및 상기 가열된 공기를 외부로 배출하는 배출팬을 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 외부로 유입된 공기의 습도 및 온도를 사용자가 원하는 정도로 적절하게 조절하고, 또한 이러한 조절을 간단하게 할 수 있도록 하여, 실내에 있는 사용자에게 쾌적한 환경을 만들어 주며, 동시에 공기 조화 장치의 정상 작동 여부를 판단할 수 있는 공기 조화 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치의 간략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량 내의 공기 조화 표시부이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량 내의 김서림 방지부이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치의 간략 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치의 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공기 조화 장치(100)는 흡입팬(75), 흡입 필터(70), 열전 소자(50), 냉각판(60), 흡열판(30), 배출 필터(20), 배출팬(15), 수용 부재(85), 배출 부재(90), 센서(10, 80), 제어 모듈(95)을 포함한다.

흡입팬(75)은 외부의 공기(A)를 흡입하는 부재로서, 공기 조화 장치(100)의 최외각부를 구성할 수 있으며, 외부의 공기(A)를 흡입하여 공기 조화 장치(100) 내부로 이동시킬 수 있다.

흡입 필터(70)는 흡입팬(75)에 의해 흡입된 공기를 정화하는 부재로서, 공기 내의 먼지 및 중금속과 같은 이물질뿐만 아니라 냄새 및 곰팡이도 제거하는 항균필터의 역할도 수행하는 컴비네이션 필터일 수 있다. 이러한 흡입 필터(70)는 흡입팬(75)의 후방에 위치할 수 있으나, 필터의 기능을 수행할 수 있다면 공기 조화 장치(100) 내의 어디에라도 위치할 수 있다.

열전 소자(50)는 펠티어 소자라고도 하며, 이 열전 소자(50)를 구성하는 서로 다른 두개의 소자에 직류 전압을 가하여 전류가 인가되면 전류의 방향에 따라 한쪽 소자의 면에서는 흡열하고 반대 소자의 면에서는 발열을 하게 되며, 이 흡열하는 소자가 냉각 소자(35)가 되며 발열하는 소자가 가열 소자(40)가 될 수 있다.

이러한 냉각 소자(35)에 의해, 흡입 필터(70)에 의해 정화된 공기가 냉각되어 응축수로 상변화하는 결로 현상이 일어날 수 있으며, 이러한 결로 현상을 통해서 공기의 습도가 조절될 수 있다. 구체적으로는, 냉각 소자(35)에 의해 공기가 냉각되어 응축수로 상변화하여 공기의 습도가 낮아져 사람이 느끼기에 쾌적한 습도인 쾌적 습도를 가지는 공기로 변할 수 있다. 이러한 쾌적 습도로는 15도에서 70%, 18~20도에서 60%, 21~23도에서 50%, 24도 이상에서 40%일 수 있으나, 이 수치는 상황에 따라 변할 수 있다.

또한, 가열 소자(40)는 후술할 흡열판(30)과 함께 작용하여, 냉각 소자(35)에 의해 냉각된 공기를 가열하여 공기(B)의 온도를 차량 내부와 같은 실내 온도에 근접하게 하거나 쾌적한 온도가 되도록할 수 있으며, 그 결과 실내에 있는 사람에게 불쾌감을 느끼지 않게 할 수 있다.

냉각판(60)은 열전 소자(50)에 의한 공기의 냉각을 촉진하는 부재로서, 열전 소자(50)의 냉각 소자(35)에 의한 결로 현상을 촉진하여 공기의 응축이 더욱 효과적으로 그리고 효율적으로 일어나도록 할 수 있다. 이러한 냉각판(60)의 설치 위치는 흡입 필터(70)와 열전 소자(50)의 사이일 수 있으나, 냉각 기능을 원활하게 수행할 수 있다면 그 위치는 제한이 없다.

흡열판(30)은 열전 소자(50)에 의해 발생한 열을 흡수하는 부재로서, 열전 소자(50)의 가열 소자(40)에 의해 공기가 가열될 때, 공기가 지나치게 가열되는 것을 막아 가열된 공기(B)의 온도를 차량 내부와 같은 실내 온도에 근접하게 하거나 쾌적한 온도가 되도록할 수 있으며, 그 결과 실내에 있는 사람에게 불쾌감을 느끼지 않게 할 수 있다.

배출 필터(20)는 가열된 공기가 외부로 배출되기 전에 정화시키는 부재로서, 전술한 흡입 필터(70)와 마찬가지로 공기 내의 이물질, 냄새 및 곰팡이 등을 제거할 수 있는 컴비네이션 필터일 수 있다.

배출팬(15)은 가열되고 정화된 공기를 외부로 배출하는 부재로서, 공기 조화 장치(100)의 최외각부를 구성할 수 있으며, 공기 조화 장치(100) 내의 공기를 차량 내부와 같은 실내로 이동시킬 수 있다.

수용 부재(85)는 열전 소자(50)의 냉각 소자(35) 및 냉각판(60)에 의해 공기가 냉각되어 생성된 응축수를 수용하는 부재로서, 일종의 물받이일 수 있으며, 배출 부재(90)는 수용 부재(85)에 수용된 응축수를 배출하는 부재일 수 있다. 경우에 따라서는 공기 조화 장치(100)는 배출 부재(90)를 포함하지 않을 수 있으며, 수용 부재(85)에 일정량 이상의 응축수가 수용되면 수용 부재(85)에서 직접 응축수를 제거하거나 기존의 수용 부재(85)를 새로운 수용 부재로 교체할 수 있다.

흡입 센서(80)는 전술한 흡입팬(75)을 통해 흡입되는 외부의 공기(A)의 온도 및 습도를 측정하는 부재로서, 이 측정된 공기의 온도 및 습도를 포함하는 정보를 후술하는 제어 모듈(95)에 제공할 수 있다. 이 흡입 센서(80)의 설치 위치는 흡입팬(75)의 전방일 수 있으나, 외부에서 유입되는 공기(A)의 온도 및 습도를 측정할 수 있다면 그 설치 위치에는 제한이 없다.

배출 센서(10)는 전술한 배출팬(15)을 통해 배출되는 공기(B)의 온도 및 습도를 측정하는 부재로서, 이 측정된 공기(B)의 온도 및 습도를 포함하는 정보를 후술하는 제어 모듈(95)에 제공할 수 있다. 이 배출 센서(10)의 설치 위치는 배출팬(15)의 전방일 수 있으나, 배출될 공기의 온도 및 습도를 측정할 수 있다면 그 설치 위치에는 제한이 없다.

제어 모듈(95)은 흡입 센서(80) 및 배출 센서(10) 중 하나 이상의 측정 결과를 기초로 하여, 열전 소자(50)에 인가되는 전류, 냉각판(60)의 냉각 정도, 흡열판(30)의 흡열 정도, 흡입팬(75)의 흡입 정도 및 배출팬(15)의 배출 정도를 제어할 수 있다. 즉, 제어 모듈(95)은 흡입 센서(80) 및 배출 센서(10) 중 하나 이상으로부터 공기의 온도 및 습도를 포함하는 정보를 제공 받은 뒤, 열전 소자(50)에 인가되는 전류, 냉각판(60)의 냉각 정도, 흡열판(30)의 흡열 정도, 흡입팬(75)의 흡입 정도 및 배출팬(15)의 배출 정도를 결정할 수 있다.

구체적으로, 외부로부터 흡입되는 공기의 습도가 너무 높을 경우에는 펠티어 소자에 인가되는 전류의 양을 조절하여 냉각 소자(35)의 냉각 성능을 높이게 되며, 그 결과 결로 현상이 활발해지고 응축수가 다량 생성되어 공기의 습도를 낮출 수 있으며, 반대로 공기의 습도가 낮을 경우에는 냉각 소자(35)의 냉각 성능을 낮추어 응축수 생성을 줄일 수 있다. 또한, 전류의 양 조절과 함께 냉각판(60)의 냉각 성능을 조절하여 생성되는 응축수의 양을 상황에 맞게 제어할 수 있다.

또한, 펠티어 소자의 냉각 소자(35)에 의해 냉각된 공기를 가열할 때, 기 측정된 실내의 온도를 기초로 하여 냉각된 공기의 가열 정도를 결정하며, 그에 따라 펠티어 소자에 인가되는 전류의 양을 조절하여 가열 소자(40)의 가열 성능을 조절하고, 흡열판(30)의 흡열 정도를 조절하게 된다. 구체적으로, 냉각된 공기와 실내 온도의 차이가 클 경우에는 가열 소자(40)의 가열 성능을 높이고 흡열판(30)의 흡열 성능을 낮추게 되며, 반대로 온도 차이가 작을 경우에는 가열 소자(40)의 가열 성능을 낮추고 흡열판(30)의 흡열 성능을 높일 수 있다.

아울러, 제어 모듈(95)은 배출 센서(10)로부터 제공된 배출 공기(B)의 온도 및 습도를 기 설정된 목표치와 비교하여 공기 조화 장치가 정상적으로 가동되는 지를 점검할 수 있으며, 비교 결과가 양호하지 않으면 사용자에게 경고 메시지를 제공할 수 있다. 이 경고 메시지를 인식한 사용자는 공기 조화 장치를 수리하든지 아니면 새 것으로 교체할 수 있게 된다.

추가적으로, 제어 모듈(95)은 흡입팬(75)의 흡입 정도 및 배출팬(15)의 배출 정도를 조절하여 흡입되는 공기의 양 및 배출되는 공기의 양을 조절할 수 있다.

전술한 제어 모듈(95)의 제어 작용에 의해, 상황에 맞게 공기의 온도 및 습도를 조절하여 실내로 쾌적한 공기가 유입되도록 할 수 있으며, 그 결과 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치(100)는 공기의 정화 작용뿐만 아니라, 실내를 쾌적한 환경으로 만들 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량 내의 공기 조화 표시부이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량 내의 김서림 방지부이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치(100)를 사용하는 차량은 차량 내에 공기 조화 표시부(110)를 구비할 수 있다. 이 공기 조화 표시부(110)는 흡입팬(75)에 의해 흡입될 외부 공기(A)의 온도 및 습도, 배출팬(15)에 의해 배출될 공기(B)의 온도 및 습도가 표시된다. 또한, 공기 조화 표시부(110)에는 열전 소자(50)에 인가되는 전류, 냉각판(60)의 냉각 정도, 흡열판(30)의 흡열 정도, 흡입팬(75)의 흡입 정도 및 배출팬(15)의 배출 정도를 결정하는 버튼(a, b, c, d, e) 또는 터치 스크린이 제공된다.

이 버튼(a, b, c, d, e) 또는 터치 스크린을 누르거나 터치하는 정도 또는 횟수에 따라 각 부재의 성능 정도가 결정될 수 있어, 사용자는 간편하게 공기의 온도 및 습도를 조절할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화 장치(100)를 사용하는 차량 내의 김서림 방지부를 구비할 수 있다. 공기 조화 장치(100)의 흡열판(30)에 의해 흡수된 열은 김서림 방지부의 개구를 통해 방출되어 차유리의 김을 제거할 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 흡열판(30)에 의해 흡수된 열은 차량 내부의 온도를 높이는 히터에 이용될 수 있다.

다시, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명에 따른 공기 조화 장치의 작동 과정을 설명한다. 외부의 공기(A)가 흡입팬(75)을 통해 공기 조화 장치 내부로 유입되는 과정에서 흡입 센서(80)에 의해 공기의 습도 및 온도가 측정되고, 이 측정된 정보는 제어 모듈(95)로 전달된다. 흡입된 공기는 흡입 필터(70)를 거치면서 정화작용이 일어나고, 열전 소자(50)와 냉각판(60)에 의해 냉각되어 응축수가 생성되며, 이 응축수는 수용 부재(85)에 수용된 후 배출 부재(90)를 통해 외부로 방출된다. 냉각된 공기는 열전 소자(50)에 의해 가열되며 이때 흡열판(30)이 열전 소자(50)에 의해 발생된 열을 빼앗아 감으로써 공기의 가열 정도를 조절하게 된다. 가열된 공기는 재차 흡입 필터(70)를 통해 정화된 후, 배출팬(15)을 통해 실내로 배출되며 이 과정에서 배출되는 공기(B)의 온도 및 습도가 측정되어 제어 모듈(95)로 제공된다. 제어 모듈(95)은 배출되는 공기(B)의 온도 및 습도 정보를 기초하여 공기 조화 장치의 정상 가동 여부를 결정하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 배출 센서 15: 배출팬
20: 배출 필터 30: 흡열판
50: 열전 소자 60: 냉각판
70: 흡입 필터 75: 흡입팬
80: 흡입 센서 95: 제어 모듈
100: 공기 조화 장치 110: 공기 조화 표시부

Claims (4)

1. 외부의 공기를 흡입하는 흡입팬;
   상기 흡입된 공기를 정화하는 흡입 필터;
   전류가 인가되면 냉각되는 부분인 냉각 소자 및 가열되는 부분인 가열 소자로 구성되어 있으며, 상기 냉각 소자에 의해 상기 정화된 공기를 냉각하여 응축수를 생성하며, 상기 가열 소자에 의해 상기 냉각된 공기를 가열하는 열전 소자;
   상기 열전 소자에 의한 공기의 냉각을 촉진하는 냉각판;
   상기 열전 소자에 의해 발생한 열을 흡수하는 흡열판;
   상기 가열된 공기를 외부로 배출하는 배출팬;
   상기 흡입팬을 통해 흡입되는 공기의 온도 및 습도를 측정하는 흡입 센서;
   상기 배출팬을 통해 배출되는 공기의 온도 및 습도를 측정하는 배출 센서;
   상기 가열된 공기가 외부로 배출되기 전에 정화시키는 배출 필터;
   상기 응축수를 수용하는 수용 부재 및
   상기 흡입 센서 및 배출 센서 중 하나 이상의 측정 결과를 기초로 하여, 상기 열전 소자에 인가되는 전류, 상기 냉각판의 냉각 정도, 상기 흡열판의 흡열 정도, 상기 흡입팬의 흡입 정도 및 상기 배출팬의 배출 정도를 제어하는 제어 모듈을 포함하되,
   상기 제어 모듈은 상기 배출 센서로부터 제공된 배출 공기의 온도 및 습도를 기 설정된 목표치와 비교하여 공기 조화 장치가 정상적으로 가동되는 지를 점검하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용 부재에 수용된 응축수를 배출하는 배출 부재를 더 포함하는 공기 조화 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 공기 조화 장치를 사용하는 차량.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 흡열판에 의해 흡열된 열을 차유리의 김서림 방지에 사용하는 김서림 방지부를 포함하는 차량.

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