KR20160107749A - 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템 - Google Patents

볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템은, 공기유입관을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브; 상기 볼텍스튜브에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관과 냉기유출관; 상기 온기유출관의 끝단에서 분기되는 온기공급관과 온기배출관; 상기 냉기유출관의 끝단에서 분기되는 냉기공급관과 냉기배출관; 상기 온기공급관을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관을 통해 공급되는 냉기를 차량의 실내 또는 냉온장고로 공급하는 공기공급관; 상기 볼텍스튜브로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브; 상기 온기유출관을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관 또는 온기배출관으로 선택하는 온기삼방밸브; 상기 냉기유출관을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관 또는 냉기배출관으로 선택하는 냉기삼방밸브; 상기 공기공급관을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브; 및 상기 유입공기 제어밸브와, 상기 온기삼방밸브와, 상기 냉기삼방밸브와, 상기 공급공기 제어밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템 {Air-conditioning system for vehicle using vortex tube}
본 발명은 볼텍스튜브를 이용하여 온기와 냉기를 발생시킴으로써, 차량에 필요한 냉난방을 제공할 수 있고, 별도의 냉각재킷 없이도 차량용 배터리를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 차량용 공조시스템에 관한 것이다.
건강에 대한 관심이 높아지고 기술이 발전함에 따라 공조장치기술 역시 세밀해지고 있다. 종래의 공조장치는 크게 난방을 위한 시스템과 냉방을 위한 시스템으로 구분되었다. 공조장치의 경우 쉽게 접할 수 있는 예로는 실내의 냉난방을 들 수 있고, 차량의 냉난방을 들 수 있다. 이 중 차량에는 가장 보편적으로 냉방장치와 난방장치가 모두 장착된다. 차량의 난방시스템은 엔진에서 발생되는 폐열을 제거하는 냉각수를 실내로 이송하고 열교환기를 통하여 차실의 난방을 이루게 된다. 한편, 차량의 난방시스템은 냉매를 이용하여 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브를 통하여 차실의 냉방을 이루게 된다. 이러한 냉방시스템의 경우 압축기의 가동을 위하여 엔진의 구동력을 이용한다.
그러나 종래의 이러한 냉난방 시스템은 냉방시스템과 난방시스템이 분리되어 있어 부품의 공유가 일어나기 힘들었으며 제조원가가 높은 단점이 있었다. 또한, 냉매를 이용한 냉방시스템의 경우 그 냉매가 환경오염의 주범이 되고 있어 나날이 강도가 높아지는 법규를 만족시키기 어려운 문제가 있었다. 또한, 냉방시스템의 경우 압축기의 구동을 위해 엔진의 구동력을 이용해야 하므로 엔진의 구동력 손실이 발생되어 차량의 연비가 저하되는 문제가 있었다.
한편, 최근의 고급 자동차에는 음료수, 과일 등과 같은 각종 음식물들을 냉장 및 온장 보관할 수 있는 냉온장고가 구비되는데, 이러한 냉온장고는 냉장실을 냉각시키고 온장실을 가열할 수 있는 별도의 냉온시스템이 구비된다. 냉온시스템의 일례로서, 열전반도체를 이용한 냉온 기술이 제안되어 있다. 이 기술은, 인가되는 전원에 따라 냉기와 온기를 발생하는 열전반도체와, 열전반도체에서 발생된 냉기 또는 온기를 냉온장고의 냉장실과 온장실 각각으로 송풍하는 송풍팬을 포함하여 구성된다. 참고로, 열전반도체는 펠티에(Peltier)효과를 이용하는 전자 기판으로서, 주변의 열을 흡수하여 냉각시키는 흡열부와, 고온의 열을 방출하는 발열부를 구비한다.
그러나 이러한 종래의 냉온시스템은, 열전반도체의 발열부 및 흡열부의 면적이 매우 적으므로, 냉기 및 온기의 발생량이 매우 낮으며, 이에 따라 수납실을 냉각 또는 가열하기에 충분한 냉기와 온기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 특히, 이러한 단점 때문에 냉장실과 온장실의 냉장 및 온장 효율이 매우 낮아진다는 문제점이 있다.
또한, 최근 들어서는 대용량 배터리를 구비한 전기자동차의 개발이 활발하게 이루어지고 있는데, 이러한 전기자동차는 대용량 배터리를 냉각시키기 위한 별도의 냉각재킷이 필수적으로 요구되는바, 내부구조가 복잡해지고 에너지 소비효율이 낮아진다는 문제점이 있다.
KR 10-2011-0049548 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동원과 증발기, 응축기, 팽창밸브 등의 구성이 없이 차량의 실내와 냉온장고의 온도를 조절할 수 있고, 냉매를 사용하지 아니하므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 별도의 냉각재킷 없이도 대용량 배터리를 냉각시킬 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템은, 공기유입관을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브; 상기 볼텍스튜브에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관과 냉기유출관; 상기 온기유출관의 끝단에서 분기되는 온기공급관과 온기배출관; 상기 냉기유출관의 끝단에서 분기되는 냉기공급관과 냉기배출관; 상기 온기공급관을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관을 통해 공급되는 냉기를 차량의 실내 또는 냉온장고로 공급하는 공기공급관; 상기 볼텍스튜브로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브; 상기 온기유출관을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관 또는 온기배출관으로 선택하는 온기삼방밸브; 상기 냉기유출관을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관 또는 냉기배출관으로 선택하는 냉기삼방밸브; 상기 공기공급관을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브; 및 상기 유입공기 제어밸브와, 상기 온기삼방밸브와, 상기 냉기삼방밸브와, 상기 공급공기 제어밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 공기공급관은 온기와 냉기를 냉온장고로 공급하도록 구성되되, 상기 냉온장고 내부와 연통된 순환관과 상기 공기공급관이 내부를 지나도록 배열되어, 상기 공기공급관을 흐르는 공기와 상기 순환관을 흐르는 열매개체 간의 열교환이 이루어지는 열교환기를 더 포함한다.
상기 냉기배출관은, 배출되는 냉기가 전기자동차용 대용량 배터리를 냉각시키도록 배열된다.
본 발명에 의한 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템은, 공기유입관을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브; 상기 볼텍스튜브에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관과 냉기유출관; 상기 온기유출관의 끝단에서 분기되는 온기공급관과 온기배출관; 상기 냉기유출관의 끝단에서 분기되는 냉기공급관과 냉기배출관; 상기 온기공급관을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관을 통해 공급되는 냉기를 전기자동차용 대용량 배터리로 공급하는 공기공급관; 상기 볼텍스튜브로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브; 상기 온기유출관을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관 또는 온기배출관으로 선택하는 온기삼방밸브; 상기 냉기유출관을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관 또는 냉기배출관으로 선택하는 냉기삼방밸브; 상기 공기공급관을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브; 및 상기 유입공기 제어밸브와, 상기 온기삼방밸브와, 상기 냉기삼방밸브와, 상기 공급공기 제어밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 볼텍스튜브는, 배출되는 온기와 냉기의 유량을 각각 조절하는 스로틀밸브를 더 포함한다.
상기 볼텍스튜브를 둘러싸도록 장착되어, 상기 볼텍스튜브에서 발생되는 소음 및 진동을 저감시키는 하우징을 더 포함한다.
상기 공기유입관으로 유입되는 공기를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 일시적으로 저장하였다가 상기 볼텍스튜브로 공급하는 서지탱크를 더 포함한다.
상기 압축기를 작동시키는 압축기용 배터리와, 차량 주행 시 발생되는 풍압을 이용하여 상기 압축기용 배터리를 충전시키는 풍력발전기를 더 포함한다.
상기 압축기를 작동시키는 압축기용 배터리와, 태양열을 이용하여 상기 압축기용 배터리를 충전시키는 태양열발전기를 더 포함한다.
본 발명에 의한 차량용 공조시스템을 이용하면, 구동원과 증발기, 응축기, 팽창밸브 등의 구성이 없이 차량의 실내나 냉온장고의 온도를 조절할 수 있고, 냉매를 사용하지 아니하므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 별도의 냉각재킷 없이도 대용량 배터리를 냉각시킬 수 있어 전기자동차의 내부구조를 단순화시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 공조시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제2 실시예의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제3 실시예의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제4 실시예의 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 공조시스템의 개략도이다.
본 발명에 의한 볼텍스튜브를 이용한 차량용 공조시스템은, 외부로부터 공급받은 공기를 고온의 공기(이하 '온기'라 약칭함)와 저온의 공기(이하 '냉기'라 약칭함)로 분리시키는 볼텍스튜브(400)를 이용하여 난방 및 냉방을 구현하는 공조시스템의 일종으로서, 자동차에 적용된다는 점에 용도상의 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 공기유입관(110)을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브(400)와, 상기 볼텍스튜브(400)에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관(120)과 냉기유출관(130)과, 상기 온기유출관(120)의 끝단에서 분기되는 온기공급관(122)과 온기배출관(124)과, 상기 냉기유출관(130)의 끝단에서 분기되는 냉기공급관(132)과 냉기배출관(134)과, 상기 온기공급관(122)을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관(132)을 통해 공급되는 냉기를 냉온장고(700)로 공급하는 공기공급관(140)과, 상기 볼텍스튜브(400)로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브(112)와, 상기 온기유출관(120)을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관(122) 또는 온기배출관(124)으로 선택하는 온기삼방밸브(126)와, 상기 냉기유출관(130)을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관(132) 또는 냉기배출관(134)으로 선택하는 냉기삼방밸브(136)와, 상기 공기공급관(140)을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브(142)와, 상기 각 밸브(유입공기 제어밸브(112), 온기삼방밸브(126), 냉기삼방밸브(136), 공급공기 제어밸브(142))들의 동작을 제어하는 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
따라서 공기유입관(110)을 통해 볼텍스튜브(400)로 유입된 공기는 온기와 냉기로 구분되어 온기유출관(120) 및 냉기유출관(130)으로 나뉘어 유동되며, 상기 온기와 냉기는 각각 온기삼방밸브(126)와 냉기삼방밸브(136)에 의해 냉온장고(700)로 유입될지 또는 외부로 배출될지 결정된다. 즉, 냉온장고(700)를 가열시킬 필요가 있는 경우, 상기 온기삼방밸브(126)는 온기유출관(120) 내의 온기가 온기공급관(122)으로 전달되도록 동작되고, 상기 냉기삼방밸브(136)는 냉기유출관(130) 내의 냉기가 냉기배출관(134)을 통해 외부로 배출되도록 동작되는바, 상기 냉온장고(700)에는 온기만이 공급된다. 반대로, 냉온장고(700)를 냉각시킬 필요가 있는 경우, 상기 온기삼방밸브(126)는 온기유출관(120) 내의 온기가 온기배출관(124)을 통해 외부로 배출되도록 동작되고, 상기 냉기삼방밸브(136)는 냉기유출관(130) 내의 냉기가 냉기공급관(132)으로 전달되도록 동작되는바, 상기 냉온장고(700)에는 냉기만이 공급된다.
이와 같이 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은, 냉매나 열전반도체를 사용하지 아니하고서도 냉온장고(700)를 가열 및 냉각시킬 수 있으므로, 공조시스템의 구조를 단순화시키고, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은, 프레온가스 등과 같은 유해 냉매를 사용하지 아니하므로, 환경오염 문제가 발생되지 아니한다는 장점이 있다.
한편, 전기자동차에는 대용량 배터리(500)를 구비되는데, 기온이 높아지거나 운전시간이 길어지는 경우 상기 대용량 배터리(500)가 과열되어 폭발될 우려가 있다. 따라서 전기자동차에는 대용량 배터리(500)를 공랭식 또는 수냉식으로 냉각시키기 위한 다양한 구조의 냉각재킷이 개발되어 왔다. 그러나 이와 같은 냉각재킷을 별도로 설치하면 차량의 내부 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 냉각재킷 구동을 위한 별도의 에너지가 요구되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은 냉기배출관(134)을 통해 대기로 방출되는 냉기를 그대로 버리는 것이 아니라 대용량 배터리(500)를 냉각시키는 용도로 활용하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 냉기배출관(134)이 냉기가 전기자동차용 대용량 배터리(500) 측으로 배열되어, 상기 냉기배출관(134)을 통해 배출되는 냉기가 대용량 배터리(500)를 냉각시킨 후 대기로 방출되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은 볼텍스튜브(400)를 이용하여 온기와 냉기를 생성하도록 구성되는데, 볼텍스튜브(400)에서 항상 일정한 유량의 온기와 냉기가 배출되면 온기와 냉기의 공급량이 부족하여 냉온장고(700)가 충분히 가열 및 냉각되지 못하거나, 온기와 냉기의 공급량이 과다하여 온기배출관(124)과 냉기배출관(134)을 통해 대기로 버려지는 온기 및 냉기가 많아진다는 문제점이 있다. 따라서 상기 볼텍스튜브(400)는, 배출되는 온기와 냉기의 유량을 각각 조절하는 스로틀밸브(410)가 구비될 수 있다. 또한, 볼텍스튜브(400)의 동작 특성상 소음 및 진동이 다소 발생되는바, 이와 같은 소음 및 진동을 감소시킬 수 있도록 상기 볼텍스튜브(400)를 둘러싸는 하우징(420)이 추가로 구비될 수 있다. 상기 하우징(420)에는 방진패드 및 방음패드가 장착될 수 있는데, 이와 같이 소음 및 진동을 감소시키는 하우징(420)은 여러 분야에서 다양한 구조로 상용화되어 있는바, 상기 하우징(420)의 내부구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 볼텍스튜브(400)가 온기 및 냉기를 발생시키기 위해서는 유입되는 공기의 압력이 일정범위 이내가 되어야 하는데, 단순히 차량의 주행으로 인해 발생되는 풍압만으로는 공기를 충분히 압축시키지 못할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은, 공기유입관(110)으로 유입되는 공기를 압축시키는 압축기(200)와, 상기 압축기(200)에 의해 압축된 공기를 일시적으로 저장하였다가 상기 볼텍스튜브(400)로 공급하는 서지탱크(300)가 구비될 수 있다. 상기 서지탱크(300) 내부에서는 응축수가 발생될 수 있으므로, 상기 서지탱크(300)는 응축수를 배출시키는 배출구(310)가 마련됨이 바람직하다.
이때, 상기 압축기(200)가 동작되기 위해서는 전원이 필요한데, 상기 압축기(200)가 차량배터리로부터 전원을 공급받아 작동되도록 구성되면 차량배터리가 빠르게 방전될 우려가 있으므로, 상기 압축기(200)로만 전원을 공급하는 별도의 압축기용 배터리(210)와, 차량 주행 시 발생되는 풍압을 이용하여 상기 압축기용 배터리(210)를 충전시키는 풍력발전기(220)가 추가로 구비될 수 있다. 또한, 압축기(200)로 유입되는 공기에 이물질이 다량 포함되어 있으면 압축기(200)가 고장날 우려가 있으므로, 공기유입관(110) 내부 중 압축기(200) 선단측에는 공기필터가 마련됨이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제2 실시예의 개략도이다.
볼텍스튜브(400)로부터 발생된 온기와 냉기가 냉온장고(700)로 그대로 전달되면, 냉온장고(700)를 가열 및 냉각시키는 효율은 높아질 수 있지만 냉온장고(700) 측으로 깨끗하지 못한 공기가 유입됨으로 인해 상기 냉온장고(700)가 손상되거나 사용자에게 불쾌감을 줄 우려가 있다.
따라서 본 발명에 의한 차량용 공조장치는 볼텍스튜브(400)로부터 생성된 온기와 냉기를 간접적으로 이용하여 냉온장고(700)를 가열 및 냉각시킬 수 있도록 열교환기(800)가 구비될 수 있다. 상기 열교환기(800)에는 냉온장고(700)의 내부와 연통된 순환관(160)과 상기 공기공급관(140)이 내부를 지나도록 배열되는바, 블로어(162)에 의해 순환관(160)을 따라 유동하는 열매개체는 열교환기(800)를 지나는 동안 공기공급관(140)의 공기와 열교환을 하여 가열 또는 냉각된 이후 냉온장고(700)로 회송되어 상기 냉온장고(700)를 가열 또는 냉각시키게 된다. 열교환기(800)를 지난 온기 및 냉기는 공기배출관(150)을 통해 대기로 배출된다.
이와 같이 열교환기(800)가 추가로 구비되면, 상기 냉온장고(700)로 오염된 공기가 공급될 우려가 없으므로, 냉온장고(700)의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 사용자에게 항상 청결함을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 이때, 상기 순환관(160)을 흐르는 열매개체는 공기로 적용될 수도 있고, 액상냉매로 적용될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제3 실시예의 개략도이다.
본 발명에 의한 차량용 공조시스템은, 볼텍스튜브(400)에서 배출되는 온기와 냉기를 이용하여 차량실내(900)의 온도를 조절하도록 활용될 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 공기공급관(140)의 출구단이 차량실내(900)로 연통되어, 상기 공기공급관(140)을 통해 토출되는 온기와 냉기에 의해 차량실내(900)의 온도가 상승 또는 하강되도록 구성될 수 있다. 물론, 상기 언급한 바와 같이 공기공급관(140)을 통해 토출되는 온기와 냉기가 직접 차량실내(900)로 공급되는 경우, 공기공급관(140)에는 온기 및 냉기를 정화시키는 별도의 정화수단이 마련됨이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 공조시스템은, 압축기용 배터리(210)가 풍력발전기(220)에 의해 충전되는 것이 아니라, 태양열발전기(230)에 의해 충전되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 압축기용 배터리(210)가 태양열발전기(230)에 의해 충전되도록 구성되는 경우 즉, 공기유입관(110)에 풍력발전기(220)가 설치되지 아니하는 경우, 공기유입관(110)으로 유입되는 공기가 비교적 고압상태로 압축기(200)로 전달되는바, 상기 압축기(200)의 용량이 크지 아니하더라도 상기 볼텍스튜브(400)로 고압의 공기가 제공될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 같이 풍력발전기(220)를 이용하는 경우에는 차량이 운행하여 공기유입관(110)으로 고압의 공기가 유입되는 경우에만 압축기용 배터리(210)를 충전할 수 있으나, 도 3에 도시된 실시예와 같이 태양열발전기(230)를 이용하는 경우에는 차량이 정차해 있는 동안에도 압축기용 배터리(210)를 충전시킬 수 있다는 장점도 있다.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 공조시스템 제4 실시예의 개략도이다.
본 발명에 의한 차량용 공조시스템은 볼텍스튜브(400)에서 발생되는 온기와 냉기가 대용량 배터리(500)의 온도를 조절하는 용도로만 활용되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 공기공급관(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 대용량 배터리(500)를 지나도록 배열되어, 상기 대용량 배터리(500)의 온도를 적정 온도로 유지시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 공기공급관(140)으로는 냉기뿐만 아니라 온기도 공급될 수 있으므로, 본 실시예와 같이 공기공급관(140)이 대용량 배터리(500)에 배치되면, 상기 대용량 배터리(500)를 냉각만 시키는 것이 아니라 가열시킬 수도 있게 된다. 즉, 대용량 배터리(500)가 과열되는 경우 볼텍스튜브(400)에서 발생된 온기는 온기배출관(124)을 통해 배출시키고 볼텍스튜브(400)에서 발생된 냉기만이 공기공급관(140)으로 흐르도록 함으로써 상기 대용량 배터리(500)를 냉각시킬 수 있고, 혹한기와 같이 외부 기온이 매우 낮은 경우에는 볼텍스튜브(400)에서 발생된 온기가 공기공급관(140)을 흐르도록 함으로써 상기 대용량 배터리(500)를 적정 온도로 유지시킬 수 있게 된다.
즉, 본 실시예와 같이 공기공급관(140)이 대용량 배터리(500)를 가열 또는 냉각시킬 수 있도록 구성되면, 상기 대용량 배터리(500)가 과열됨으로써 발생되는 문제뿐만 아니라 상기 대용량 배터리(500)가 과냉각됨으로써 발생되는 문제까지 해결할 수 있으므로, 상기 대용량 배터리(500)의 성능을 항상 높게 유지시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 볼텍스튜브(400)에서 발생되는 온기와 냉기를 대용량 배터리(500)의 온도 조절을 위해서만 사용되는 경우에는 볼텍스튜브(400)가 지속적으로 구동될 필요가 없으므로, 상기 압축기(200) 역시 간헐적으로만 작동될 수 있다. 따라서 상기 압축기용 배터리(210)를 충전하기 위한 발전기를 별도로 구비하지 아니하고, 차량용 제너레이터(240)에 상기 압축기용 배터리(210)가 충전되도록 구성될 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110 : 공기유입관 112 : 유입공기 제어밸브
120 : 온기유출관 122 : 온기공급관
124 : 온기배출관 126 : 온기삼방밸브
130 : 냉기유출관 132 : 냉기공급관
134 : 냉기배출관 136 : 냉기삼방밸브
140 : 공기공급관 142 : 공급공기 제어밸브
150 : 공기배출관 160 : 순환관
162 : 블로어 200 : 압축기
210 : 압축기용 배터리 220 : 풍력발전기
230 : 태양열발전기 240 : 차량용 제너레이터
300 : 서지탱크 310 : 배출구
400 : 볼텍스튜브 410 : 스로틀밸브
420 : 하우징 500 : 대용량 배터리
600 : 제어부 700 : 냉온장고
800 : 열교환기 900 : 차량실내

Claims (9)

  1. 공기유입관을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브;
    상기 볼텍스튜브에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관과 냉기유출관;
    상기 온기유출관의 끝단에서 분기되는 온기공급관과 온기배출관;
    상기 냉기유출관의 끝단에서 분기되는 냉기공급관과 냉기배출관;
    상기 온기공급관을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관을 통해 공급되는 냉기를 차량의 실내 또는 냉온장고로 공급하는 공기공급관;
    상기 볼텍스튜브로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브;
    상기 온기유출관을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관 또는 온기배출관으로 선택하는 온기삼방밸브;
    상기 냉기유출관을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관 또는 냉기배출관으로 선택하는 냉기삼방밸브;
    상기 공기공급관을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브; 및
    상기 유입공기 제어밸브와, 상기 온기삼방밸브와, 상기 냉기삼방밸브와, 상기 공급공기 제어밸브의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 공기공급관은 온기와 냉기를 냉온장고로 공급하도록 구성되되,
    상기 냉온장고 내부와 연통된 순환관과 상기 공기공급관이 내부를 지나도록 배열되어, 상기 공기공급관을 흐르는 공기와 상기 순환관을 흐르는 열매개체 간의 열교환이 이루어지는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 냉기배출관은, 배출되는 냉기가 전기자동차용 대용량 배터리를 냉각시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  4. 공기유입관을 통해 공급받은 공기를 온기와 냉기로 분리생성하는 볼텍스튜브;
    상기 볼텍스튜브에서 생성된 온기와 냉기가 각각 유출되는 온기유출관과 냉기유출관;
    상기 온기유출관의 끝단에서 분기되는 온기공급관과 온기배출관;
    상기 냉기유출관의 끝단에서 분기되는 냉기공급관과 냉기배출관;
    상기 온기공급관을 통해 공급되는 온기와 상기 냉기공급관을 통해 공급되는 냉기를 전기자동차용 대용량 배터리로 공급하는 공기공급관;
    상기 볼텍스튜브로 유입되는 공기량을 제어하는 유입공기 제어밸브;
    상기 온기유출관을 통해 유출되는 온기의 유동방향을 상기 온기공급관 또는 온기배출관으로 선택하는 온기삼방밸브;
    상기 냉기유출관을 통해 유출되는 냉기의 유동방향을 상기 냉기공급관 또는 냉기배출관으로 선택하는 냉기삼방밸브;
    상기 공기공급관을 지나는 공기량을 제어하는 공급공기 제어밸브;
    상기 유입공기 제어밸브와, 상기 온기삼방밸브와, 상기 냉기삼방밸브와, 상기 공급공기 제어밸브의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  5. 청구항1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 볼텍스튜브는, 배출되는 온기와 냉기의 유량을 각각 조절하는 스로틀밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  6. 청구항1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 볼텍스튜브를 둘러싸도록 장착되어, 상기 볼텍스튜브에서 발생되는 소음 및 진동을 저감시키는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  7. 청구항1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 공기유입관으로 유입되는 공기를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 일시적으로 저장하였다가 상기 볼텍스튜브로 공급하는 서지탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  8. 청구항7에 있어서,
    상기 압축기를 작동시키는 압축기용 배터리와, 차량 주행 시 발생되는 풍압을 이용하여 상기 압축기용 배터리를 충전시키는 풍력발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  9. 청구항7에 있어서,
    상기 압축기를 작동시키는 압축기용 배터리와, 태양열을 이용하여 상기 압축기용 배터리를 충전시키는 태양열발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
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