KR20190131368A

KR20190131368A - 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR20190131368A
Application number: KR1020180056149A
Authority: KR
Inventors: 정성빈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-26
Also published as: US20190351731A1; DE102019110577B4; US10981430B2; DE102019110577A1; KR102552079B1; CN110497771A

Abstract

본 발명은 차량의 루프에 설치되어 시트의 방향과 탑승 위치에 따라 차량의 길이방향으로 이동시켜 냉방영역을 조절할 수 있는 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨은, 차량(1)의 실내로 냉기를 토출하는 증발기(11)와, 상기 차량 실내의 천장에 설치되어 냉방이 필요한 영역으로 상기 증발기(11)가 위치하도록 상기 증발기(11)를 상기 차량(1)의 천장에서 상기 차량의 길이방향을 따라 이동시키는 이송부를 포함한다.
본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 제어방법은, 탑승자에 의해 에어컨의 작동 요청이 있는 지를 판단하는 에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)와, 상기 에어컨의 작동 요청이 있으면, 탑승자의 위치와 시트의 방향에 따라 상기 증발기(11)를 이동시키고, 송풍되는 영역을 가변하여 상기 차량(1)의 실내를 냉방시키는 에어컨 작동 단계(S150)를 포함한다.

Description

차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법{ROOF ON TYPE AIR CONDITIONER FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD OF THE AIR CONDITIONER}

본 발명은 차량의 실내 냉방을 위해 사용되는 에어컨에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 루프에 설치되어 시트의 방향과 탑승 위치에 따라 차량의 길이방향으로 이동시켜 냉방영역을 조절할 수 있는 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 차량 실내의 공기를 탑승자가 쾌적하기 느낄 수 있도록 하는 공기조화장치(HVAC; Heating, Ventilating, and Air Conditioning)가 장착된다.

통상적으로 공기조화장치를 위한 각종 장치, 특히 냉방에 사용되는 에어컨의 콘덴서, 컴프레서는 상기 차량의 엔진룸에 위치하고, 증발기는 차량의 칵핏모듈의 내부에 위치하고 있다. 냉방시에는 상기 컴프레서의 작동에 의해 냉매가 순환하면서 상변화를 하고, 저온의 증발기를 통하여 상기 차량의 실내를 냉방한다.

하지만, 상기와 같은 종래기술에 따른 공기조화장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 냉방시 발생하는 저온의 응축수는 그대로 배출되어 재활용하지 못하였다. 상기 증발기는 그 표면이 저온이어서 주변의 공기에 포함된 수분이 응축되어 응축수가 발생하는데, 이러한 저온의 응축수는 상기 차량에서 활용되지 못하고, 그대로 차량의 바닥으로 배출되었다.

둘째, 증발기, 덕트 등이 차량의 내부, 특히 칵핏모듈의 내부에 위치하고 있어서, 청소가 불편하였다. 에어컨의 오프시, 증발기, 덕트 등에는 수분이 존재하게 되고, 이러한 수분에 의해 곰팡이, 세균의 번식으로 악취가 발생하였다. 상기 증발기, 덕트 등을 청소하기 위해서는 대시보드 패널 등을 제거한 후, 청소를 해야 하기 때문에, 전문적인 기술자가 아니면 청소가 불가능하였고, 대시보드 패널 등을 분리항 상태에서도 완벽하게 청소하기가 어려웠다.

셋째, 탑승자의 수나 탑승자의 위치에 상관없이 차실 내부가 모두 냉방되기 때문에 냉방부하가 과도하게 커지는 문제점이 있었다. 종래의 공기조화장치에서는 실내 내부의 전체영역을 냉방하는 것으로 제어되고 있으나, 실제로는 차량의 내부에 차량의 정원대로 타는 경우는 많지 않았다. 예컨대, 운전자 혼자 탑승하거나, 1열 시트에만 탑승자가 탑승하는 경우에도 2열 이후의 시트로도 냉방이 되도록 하기 위해 냉방부하가 커질 수 밖에 없었다.

아울러, 차실의 내부에는 송풍구가 대시보드 등 실내의 전방에만 위치하여, 1열 시트의 회전시 공기순환이 차단되는 문제점이 있다. 자율주행이 보편화되면, 1열시트를 후방으로 회전시켜, 1열시트의 탑승자와 2열시트의 탑승자가 마주본 상태에서 차량이 주행할 수 있다. 그러나, 상기 대시보드의 송풍구로부터 토출된 바람은 회전된 1열시트에 막혀 공기순환이 원활하지 못하여, 차실의 공조 성능이 저하될 수 밖에 없다. 따라서, 자율주행이 보편화되면, 상기 1열 시트가 회전되었을 때 냉기의 순환에 저항이 발생하여 냉방성능이 악화된다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2002-0068796 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량의 루프에 냉방영역에 따라 증발기가 위치하도록 차량의 길이방향으로 증발기가 슬라이딩가능하게 설치되는 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 탑승자의 위치나 시트의 회전방향에 따라 효율적으로 차량의 실내를 냉방시킬 수 있는 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저온의 응축수를 컨덴서의 냉각에 활용되도록 함으로써, 컨덴서의 열교환 효율은 상승시키면서 컴프레서의 소요동력을 저감시킬 수 있는 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨은, 차량의 실내로 냉기를 토출하는 증발기와, 상기 차량 실내의 천장에 설치되어 냉방이 필요한 영역으로 상기 증발기가 위치하도록 상기 증발기를 상기 차량의 천장에서 상기 차량의 길이방향을 따라 이동시키는 이송부를 포함한다.

상기 이송부는, 상기 차량의 길이방향을 따라 설치되는 레일을 포함하는 프레임과, 구동모터와, 상기 증발기가 장착되고, 상기 레일에 상기 차량의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되는 플레이트와, 상기 구동모터의 작동에 의해서 상기 플레이트를 슬라이딩 시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송수단은, 상기 구동모터에 의해 회전하는 구동기어와, 일단은 상기 플레이트에 연결되고, 타단은 상기 구동기어에 치합되는 와이어를 포함하는 하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레임은, 서로 이격된 상기 레일이 서로 마주보도록 설치되고, 상기 레일의 단부를 연결하는 연결부가 형성되며, 상기 연결부에 상기 구동모터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 레일과 상기 연결부에는 내부에 상기 와이어가 관통되고, 상기 와이어의 벤딩을 가이드하는 가이드 파이프가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 플레이트에는 상기 증발기를 수용하는 하우징이 설치되고, 상기 하우징의 내부에 상기 차량의 내부로 냉기를 송풍하는 송풍팬이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 전면에는 상기 차량 실내의 전방으로 상기 냉기를 가이드하는 전방벤트가 설치되고, 상기 하우징의 후면에는 상기 차량 실내의 후방으로 상기 냉기를 가이드 하는 후방벤트가 설치되며, 상기 플레이트에서 상기 증발기가 설치되는 부위에는 상기 증발기의 하부로 상기 냉기를 가이드 하는 하부벤트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부벤트는 상기 플레이트에 형성된 관통공에 탈착가능하게 설치되는 하부커버에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 레일에는 상기 증발기를 컴프레서, 컨덴서와 연결하고 내부에 냉매가 유동하면서 상기 증발기의 이동에 따라 텔레스코픽 방식으로 길이가 신축되는 신축관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 증발기의 하부에는 상기 레일로 상기 증발기로부터 발생된 응축수를 포집하여 상기 레일로 유도하는 응축수 포집판이 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 응축수 포집판은 상기 응축수 포집판을 관통하여 송풍이 가능하도록 네트형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 레일의 선단과 컨덴서의 상단 사이에는 상기 응축수 포집판으로부터 포집된 응축수를 콘덴서의 상방으로 안내하는 응축수 파이프가 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 차량의 루프형 에어컨의 제어방법은, 차량의 실내 천장에 상기 차량의 길이방향을 따라 이동가능하게 증발기가 설치되고, 냉방이 필요한 영역으로 상기 증발기가 위치하도록 상기 증발기를 이동시키는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법에 있어서, 탑승자에 의해 에어컨의 작동 요청이 있는 지를 판단하는 에어컨 작동 요청 판단 단계와, 상기 에어컨의 작동 요청이 있으면, 탑승자의 위치와 시트의 방향에 따라 상기 증발기를 이동시키고, 송풍되는 영역을 가변하여 상기 차량의 실내를 냉방시키는 에어컨 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에어컨 작동 요청 판단 단계 이후에는, 상기 차량의 2열 시트에 탑승자가 탑승하고 있는 지를 판단하는 착석위치 판단 단계와, 상기 차량의 1열 시트가 상기 차량의 후방을 향하여 회전되어 있는 지를 판단하는 1열 시트 회전 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에어컨 작동 단계는, 상기 증발기가 최대로 전진하여 차량의 전방을 향하고 있는 1열 시트의 전방을 냉방시키는 1열 냉방 단계와, 상기 증발기가 전단으로부터 정해진 거리만큼 차량의 후방으로 이동하고, 상기 차량 실내의 전단으로부터 상기 차량 실내의 중앙부분까지 냉방되도록 하는 1.5열 냉방 단계와, 상기 증발기가 상기 차량 실내의 중앙으로 이동하고, 상기 차량 실내 전체가 냉방되도록 하는 전체 냉방 단계를 포함하고, 상기 착석위치 판단 단계 또는 상기 1열 시트 회전 판단 단계의 판단에 따라, 상기 1열 냉방 단계, 상기 1.5열 냉방 단계, 및 상기 전체 냉방 단계 중 어느 하나가 택일적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 2열 시트에 탑승자가 탑승하지 않은 것을 판단되고, 상기 1열 시트가 전방을 향하고 있는 것으로 판단되면, 상기 1열 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 2열 시트에 탑승자가 탑승하지 않은 것을 판단되고, 상기 1열 시트가 후방을 향하고 있는 것으로 판단되면, 상기 1.5열 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 2열 시트에 탑승자가 탑승한 것으로 판단되면, 상기 전체 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법에 따르면, 탑승자의 수, 탑승 위치 및 1열 시트의 회전방향에 따라 상기 차량의 길이방향을 따라 증발기가 이동한 상태에서 냉각된 공기를 토출하여 냉방이 필요한 영역만 냉방되도록 하므로, 불필요한 공간까지 냉방하지 않아도 되므로 냉방부하를 감소시킬 수 있다.

또한, 1열시트가 회전되더라도, 송풍구가 시트에 의해 막히지 않으므로, 냉기를 원활히 순환시킬 수 있다.

아울러, 증발기가 쉽게 노출될 수 있으므로, 용이하게 증발기 등을 청소할 수 있어서, 응축수에 의해 곰팡이, 세균의 번식을 방지할 수 있고, 이로 인하여 공조조절장치에서 발생하는 악취를 방지할 수 있다.

그리고, 냉방시 발생하는 응축수를 포집하여 컨덴서의 냉각에 사용하므로, 냉방능력은 향상되고 컴프레서에서 소요되는 동력은 감소되어 공조조절장치의 전체적인 효율이 증가한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨이 차량에 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨이 차량에 설치된 상태를 도시한 확대사시도.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 이송부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 이송부의 요부 확대 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 신축관을 도시한 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 신축관의 신축(伸縮)상태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 하부를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 커버를 탈거한 상태를 도시한 하부 사시도.
도 9는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 응축수 포집판이 설치된 상태를 도시한 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 도 10의 요부확대도.
도 12는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨에서 응축수 포집관으로부터 콘덴서로 응축수가 떨어지는 상태를 도시한 단면도.
도 13은 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 제어방법을 도시한 순서도.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 제어방법에서 제어모드별 상태를 도시한 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨 및 이의 제어방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨은 냉기를 토출하는 증발기(11)가 차량(1) 실내의 천장에 설치되도록 하고, 냉방하고자 하는 영역으로 냉기가 집중적으로 공급되도록 상기 증발기(11)를 상기 차량의 길이방향을 따라 이송되도록 한다.

에어컨에서 증발기(11)는 컴프레서(12), 컨덴서(13) 및 팽창밸브(14)와 냉매관으로 연결된 상태에서 냉매가 순환되도록 함으로써, 상기 차량(1)의 실내가 냉방되도록 한다.

상기 컴프레서(12)와 상기 컨덴서(13)는 상기 차량(1)의 엔진룸에 설치된 상태에서 상기 차량(1)의 실내에서 위치하는 증발기(11)를 이송부에 의해 상기 차량(1)의 길이방향으로 이동하도록 하여, 냉방이 필요한 영역으로 냉기가 토출되도록 함으로써, 에어컨의 효율은 높이면서도 실내 쾌적성은 향상되도록 한다.

이송부는 상기 증발기(11)를 상기 차량(1)의 실내에서 상기 차량(1)의 길이방향으로 이송되도록 한다. 상기 이송부의 구성을 구체적으로 살펴보면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 차량(1)의 길이방향으로 형성되는 레일(31a)을 포함하는 프레임(31)과, 상기 레일(31a)상에서 상기 차량(1)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되고 상기 증발기(11)가 설치되는 플레이트(32)와, 상기 플레이트(32)를 슬라이딩 시키는 이송수단을 포함한다.

프레임(31)은 상기 차량(1)의 길이방향을 따라 설치된다. 상기 레일(31a)은 상기 차량(1)의 루프의 양측단에 각각 평행하게 형성되고, 상기 레일(31a)의 단부를 서로 연결하는 연결부(31b)를 포함한다. 예컨대, 상기 프레임(31)은 전방이 개방된 U자형태로 형성될 수 있다. 상기 연결부(31b)의 중간에는 구동모터(33)를 설치할 수 있도록 오목하게 모터안착부(31c)가 형성된다.

플레이트(32)는 양단이 상기 레일(31a)에 양단에 이동가능하게 설치되고, 상기 플레이트(32)에 상기 증발기(11)가 장착된다. 상기 플레이트(32)의 양단은 상기 레일(31a)에 면대면으로 접촉되어 슬라이딩하는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 상기 플레이트(32)의 양단에 각각 롤러가 설치될 수 있다.

이송수단은 상기 프레임(31)에 장착된 구동모터(33)를 의해 상기 플레이트(32)를 상기 차량(1)의 길이방향으로 슬라이딩되도록 함으로써, 상기 증발기(11)의 위치가 가변되도록 한다. 상기 이송수단은 상기 구동모터(33)에 의해 회전하는 구동기어(34)와, 일단은 상기 플레이트(32)의 일측에 연결되고 타단은 상기 구동기어(34)에 치합되는 와이어(36)를 포함한다.

구동기어(34)는 상기 구동기어(34)에 연결되어 있어서, 상기 구동모터(33)에 의해 회전한다. 상기 구동기어(34)는 회전방향에 따라 상기 플레이트(32)를 상기 차량(1)의 전방으로 이동시키거나, 상기 차량(1)의 후방으로 이동시킨다.

와이어(36)는 일단은 상기 플레이트(32)에 고정되고, 타단은 상기 구동기어(34)에 치합된다. 상기 와이어(36)는 상기 구동기어(34)에 의해 당겨지면 상기 플레이트(32)를 후방으로 이동시킨다. 또한 상기 와이어(36)는 일정한 강성을 발휘할 수 있어서, 상기 와이어(36)를 이용하여 상기 플레이트(32)를 전방으로도 이동시킬 수 있다. 이는 차량의 선루프에서 글래스를 이동시키는데 적용되는 와이어와 같은 원리이다. 상기 와이어(36)의 타단에는 상기 구동기어(34)에 치합되도록 치(齒)가 형성된다.

상기 와이어(36)는 한 쌍으로 구비되어, 각각 상기 플레이트(32)의 양단에 각각 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 프레임(31)에는 상기 와이어(36)의 이동을 가이드하는 가이드 파이프(35)가 구비된다. 상기 가이드 파이프(35)는 상기 프레임에서 절곡되는 부위, 예컨대 상기 레일(31a)과 상기 연결부(31b)가 접합는 부위를 중심으로 설치되어 상기 와이어(36)의 방향전환이 용이해지도록 한다.

또한, 상기 프레임(31)에는 상기 구동기어(34)를 통과한 와이어(36)를 수납하는 보조 파이프(37)가 구비될 수 있다.

상기 구동모터(33)가 회전하여, 상기 구동기어(34)가 도 4의 화살표 방향으로 회전하면, 상기 구동기어(34)가 상기 와이어(36)를 당겨 상기 플레이트(32)가 상기 차량(1)의 후방(도 3의 화살표 방향)으로 이동시켜 상기 증발기(11)를 상기 차량의 후방으로 이동시킨다. 이때, 상기 와이어(36)는 상기 가이드 파이프(35)에 의해 상기 와이어(36)의 방향 전환이 용이하도록 하고, 상기 구동기어(34)를 통과한 상기 와이어(36)는 상기 보조 파이프(37)에 수납된다. 한편, 상기 구동모터(33)가 반대방향으로 회전하면, 상기 증발기(11)는 전방으로 이동한다.

상기 증발기(11)를 순환하는 냉매를 폐쇄된 냉매회로를 통하여 순환되어야 하는 바, 상기 증발기(11)의 전후방향의 이동에 대응하여 상기 증발기(11)로 냉매를 유입되도록 하거나, 상기 증발기(11)로부터 냉매를 배출하기 위한 신축관(21)이 적용된다. 상기 신축관(21)은 상기 증발기(11)로 냉매를 유입하거나, 상기 증발기(11)로부터 냉매를 배출하는 쪽에 각각 길이가 가변되는 신축관(21)이 적용되도록 한다.

상기 신축관(21)은 바람직하게는 텔레스코픽방식으로 신축(伸縮)되어 길이가 가변되도록 한다. 예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 신축관(21)은 내경이 제일 작은 제1파이프(21a)로부터 내경이 커지도록 제2파이프(21b) 및 제3파이프(21c)를 구비하고, 서로 인접한 파이프 사이에 오링(21d)을 삽입하여 냉매의 누설이 방지되도록 한다. 상기 신축관(21)은 상기 제1파이프(21a) 및 상기 제2파이프(21b)가 상기 제3파이프(21c)의 내부에 모두 수용된 상태에서는 상기 신축관(21)의 길이가 가장 짧고, 상기 제1파이프(21a) 또는 상기 제2파이프(21b)의 일부가 인출되는 길이가 증가하며, 상기 제1파이프(21a)와 상기 제2파이프(21b)가 모두 인출되면 상기 신축관(21)의 길이는 최대가 된다.

한편, 상기 신축관(21)은 제1파이프(21a) 내지 제3파이프(21c)로 이루어지는 것으로 설명되었으나, 필요에 따른 상기 파이프의 개수는 그 보다 작거나 더 많을 수도 있다.

상기 신축관(21)의 단부에는 이중관 형태의 냉매관(22)이 상기 차량의 루프 및 A필라의 내부에 설치되어 상기 증발기(11)가 상기 컴프레서(12) 및 상기 컨덴서(13)와 연결되어 냉매가 순환되도록 한다. 상기 냉매관(22)은 일부 구간이 이중관 형태로 형성됨으로써, 하나의 냉매관(22)의 내부에서 양방향으로 냉매가 순환하도록 할 수 있다. 즉, 도 3, 도 10 및 도 11에서는 2개의 신축관(21)에 서로 병합되는 것을 도시되어 있으나, 이는 2개의 신축관(21)이 이중관의 내부와 외부에 각각 연결되는 것을 의미한다. 또한, 상기 냉매관(22)은 상기 엔진룸에서 상기 콘덴서(13)와 상기 컴프레서(12)에 각각 연결된다.

도 7 내지 도 9에는 상기 차량(1)의 실내로 냉기를 공급하기 위한 구조가 도시되어 있다.

상기 증발기(11)는 상기 플레이트(32) 상에 설치되는데, 상기 플레이트(32)는 상기 증발기(11)를 보호하고, 다른 구성요소를 보호하기 위한 하우징(41)이 구비된다. 박스 형태를 갖는 하우징(41)은 상기 플레이트(32)에 설치되어, 상기 하우징(41)의 내부에 상기 증발기(11)가 위치하도록 한다.

송풍팬(42)은 상기 하우징(41)의 내부에서 상기 증발기(11)의 상방에 설치되어, 상기 증발기(11)의 직하방향으로 냉기가 공급되도록 한다.

상기 하우징(41)에는 상기 차량(1)의 실내에서 냉기의 순환을 가이드하는 벤트(43)(44)(46)가 구비된다. 상기 하우징(41)의 전면과 후면에는 각각 전방벤트(43)과 후방벤트(44)가 설치되어, 상기 전방벤트(43)와 상기 후방벤트(44)의 각도에 따라 상기 냉기의 순환방향을 제어할 수 있다. 한편, 상기 플레이트(32)에서 상기 증발기(11)가 설치되는 부위는 관통공(32a)이 형성되고, 상기 관통공(32a)에는 상기 증발기(11)로부터 직하방향으로 토출되는 냉기의 순환방향을 제어하는 하부벤트(46)가 설치된다. 이때, 상기 하부벤트(46)는 상기 프플레이트(32)에 탈착가능하게 장착되는 하부커버(45) 상에 설치됨으로써, 상기 하부커버(45)를 탈거한 상태(도 8 참조)에서 상기 증발기(11)를 청소함으로써, 상기 증발기가 칵핏모듈에 설치되어 청소가 실질적으로 불가능하였던 문제가 해결되도록 한다.

상기 전방벤트(43), 상기 후방벤트(44) 및 상기 하부벤트(46)는 모두 개별적으로 각도가 조절가능하도록 설치됨으로써, 냉방모드에 맞게 각도를 조절할 수 있다.

응축수 포집판(51)는 상기 증발기(11)의 하부에 설치된다. 상기 증발기(11)는 상기 에어컨의 작동에 따라 상기 증발기(11)의 표면에서 응축수가 응결된다. 이러한 응축수를 포집하기 위하여 응축수 포집판(51)이 상기 증발기(11)의 하방에 설치된다. 상기 응축수 포집판(51)은 상기 증발기(11)의 면적보다 크게 형서되고, 상기 응축수 포집판(51)의 일측은 상기 레일(31a)로 연장되게 형성된다. 상기 응축수 포집판(51)은 차량의 상하방향으로는 송풍이 가능하고, 차량의 폭방향으로는 응축수를 상기 레일(31a)로 이동할 수 있도록 네트(net)형태로 형성되는 것이 바람직하다. 특히 중력에 의해 상기 응축수가 용이하게 이동할 수있도록 상기 응축수 포집판(51)은 상기 레일(31a)쪽으로 연장되는 부위가 낮아지도록 형성된다. 즉, 도 10의 화살표 방향으로 구배가 형성되도록 설치된다. 아울러, 상기 레일(31a)로 상기 응축수의 이동이 용이하도록 상기 레일(31a)이 전단이 낮아지도록 구배(도 11의 화살표 방향)가 형성되도록 한다. 응축수가 구배에 의해 이동하므로, 상기 응축수를 포집하기 위한 별도의 동력수단이 없어도 된다.

응축수 파이프(52)는 상기 레일(31a)의 선단과 상기 컨덴서(13)의 상단 사이에 설치된다. 상기 응축수 파이프(52)의 상단은 상기 레일(31a)의 전단에 위치하여, 상기 응축수 포집판(51)에 의해 포집된 응축수가 상기 응축수 파이프(52)의 내부로 유입되도록 한다. 상기 응축수 파이프(52)는 상기 차량(1)의 루프패널과 상기 차량의 A필라를 거쳐 상기 응축수 파이프(52)의 하단은 상기 컨덴서(13)의 상부에 위치한다.

한편, 상기 응축수 파이프(52)의 하단은 개방된 상태로 상기 응축수 파이프(52)로 포집된 응축수는 상기 컨덴서(13)의 상부로 떨어지도록 한다. 상기 응축수는 상기 증발기(11)에서 포집되어 저온이 상태이므로, 상기 냉매를 냉각시키는 상기 컨덴서(13)로 떨어지도록 하면(도 12 참조), 상기 컨덴서(13)에서 냉매의 냉매가 촉진된다. 상기 응축수 포집판(51) 및 상기 레일(31a)에 구배가 적용되어 있고, 상기 응축수 파이프(52)의 상단이 레일(31a)의 전단에 위치하고 있어서, 상기 응축수는 중력에 의해 상기 응축수 파이프(52)의 상단에서 포집된다. 이렇게 포집된 응축수를 상기 컨덴서(13)로 떨어지도록 하여, 상기 컨덴서(13)의 튜브, 냉각핀의 표면에서 증발되도록 함으로써, 응축수의 현열, 잠열에 의해 상기 컨덴서(13)에서의 냉각효율을 증가하게 됨으로써, 상기 에어컨의 냉방능력은 향상되고, 상기 컴프레서(12)에서의 소요동력이 감소하여 전체적인 효율이 증가한다.

도 13에는 본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 제어방법이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 차량의 루프형 에어컨의 제어방법은, 앞서 살펴본 차량의 루프형 에어컨에 의해 수행되고, 탑승자에 의해 에어컨의 작동 요청이 있는 지를 판단하는 에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)와, 상기 에어컨의 작동 요청이 있으면, 탑승자의 위치와 시트의 방향에 따라 상기 증발기(11)를 이동시키고, 송풍되는 영역을 가변하여 상기 차량(1)의 실내를 냉방시키는 에어컨 작동 단계(S150)를 포함한다.

에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)는 차량의 에어컨의 작동 요청이 있는 지를 판단한다. 상기 에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)에는 탑승자가 차량의 실내에 설치된 에어컨 작동 스위치를 온(ON)시키거나, 차량의 ECU(electronic control unit)가 상기 탑승자가 설정한 온도에 따라 상기 에어컨을 작동시키면 상기 에어컨의 작동 요청이 있는 것으로 판단한다.

상기 에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)에서 상기 에어컨의 작동 요청이 없는 것으로 판단되는 경우, 예컨대 탑승자가 에어컨 작동 스위치를 온(ON)시키지 않았거나, 상기 ECU가 상기 차량(1)의 실내를 냉방시키지 않아도 되는 것으로 판단하면, 상기 에어컨을 작동시키지 않는 에어컨 미작동 단계(S140)가 수행된다.

한편, 상기 에어컨 작동 요청 판단 단계(S110)에서 탑승자가 에어컨 작동 스위치를 온(ON)시키거나거나, 상기 ECU가 상기 차량의 실내를 냉방시켜야 할 것으로 판단하는 경우에는 상기 에어컨을 작동시키는 에어컨 작동 단계(S150)가 수행된다.

상기 에어컨 작동 단계(S150)는 상기 탑승자가 상기 2열 시트(6)에 탑승했는지 여부, 상기 1열 시트(5)의 회전방향에 따라, 1열 냉방 단계(S151), 1.5열 냉방 단계(S152), 및 전체 냉방 단계(S153) 중 어느 하나가 택일(擇一)적으로 수행된다. 상기 2열 시트(6)에 탑승자의 탑승 여부, 상기 1열 시트(5)의 회전방향을 판단함으로써, 냉방영역을 결정한다.

착석위치 판단 단계(S120)는 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승했는지를 판단한다. 예컨대, 상기 2열 시트(6)에 설치된 착좌센서 등을 통하여 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승했는지를 판단한다.

상기 착석 위치 판단 단계(S120)에서 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승한 것으로 판단되면, 후술되는 전체 냉방 단계(S153)가 수행된다.

만약, 상기 착석 위치 판단 단계(S120)에서 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승하지 않은 것으로 판단되면, 상기 1열 시트(5)의 회전방향을 판단하는 1열 시트 회전 판단 단계(S130)가 수행된다. 상기 1열 시트 회전 판단 단계(S130)는 상기 1열 시트(5)가 차량의 전방을 향하고 있는지 또는 후방을 향하고 있는지를 판단한다. 현재, 차량의 1열 시트(5)는 운전자가 상기 차량을 운전하기 위하여 전방을 향하고 있지만, 앞으로 자율주행이 보편화되면, 굳이 운전자가 상기 차량을 운전하지 않아도 되므로, 1열 시트(5)를 후방으로 회전시키고 상기 1열 시트(5)의 탑승자가 후방을 바라본 상태에서 상기 차량(1)의 주행이 가능해진다. 상기 1열 시트(5)가 후방으로 회전된 상태에서는 상기 1열 시트(5)의 탑승자의 신체 중심을 상기 차량(1)의 전방을 바라보는 상태보다 후방영역을 냉방해야 하므로 상기 1열 시트(5)가 후방을 향하도록 회전했는지를 판단한다. 상기 1열 시트(5)가 후방으로 회전했는지의 여부에 따라 1열 냉방 단계(S151), 1.5열 냉방 단계(S152) 중 어느 하나가 수행된다.

상기 에어컨 작동 단계(S150)는 상기 착석위치 판단 단계(S120) 또는 상기 1열 시트 회전 판단 단계(S130)의 판단에 따라, 상기 1열 냉방 단계(S151), 상기 1.5열 냉방 단계(S152), 및 상기 전체 냉방 단계(S153) 중 어느 하나가 택일(擇一)적으로 수행된다.

1열 냉방 단계(S151)는 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승하지 않은 상태이면서, 상기 1열 시트(5)가 상기 차량(1)의 전방을 향하고 있는 상태에서 수행된다. 상기 1열 냉방 단계(S151)에서는 상기 증발기(11)가 최대로 전방으로 전진한 상태, 대략 상기 증발기(11)가 상기 1열 탑승자의 머리 위에 위치하도록 한 상태에서 상기 1열 시트(5)의 전방이 냉방되도록 한다. 이를 위하여, 상기 후방벤트(44)는 폐쇄하고, 상기 하부벤트(46)와 상기 전방벤트(43)를 도 14a에 도시된 바와 같이, 전방으로 경사지도록 한 상태에서, 상기 송풍팬(42) 및 상기 컴프레서(12)를 작동시킨다. 상기 1열 냉방 단계(S151)에서는 상기 하부벤트(46)로 토출된 냉기가 상기 1열 시트(5)의 전방영역을 순환한 후, 상기 전방벤트(43)로 유입되도록 한다. 상기 1열 냉방 단계(S151)에서는 상기 1열 시트(5)의 전방영역으로만 냉기를 집중적으로 공급하도록 함으로써, 불필요하게 상기 2열 시트(6)로 냉기가 순환하는 것을 방지함으로써, 상기 에어컨을 작동시키는데 소요되는 전력을 감소시킬 수 있으면서도, 상기 1열 시트(5)의 전방으로는 충분한 냉기가 공급되도록 한다.

1.5열 냉방 단계(S152)는 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승하지 않은 상태이면서, 상기 1열 시트(5)가 상기 차량(1)의 후방을 향하고 있는 상태에서 수행된다. 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서는 상기 증발기(11)가 상기 1열 냉방 단계(S151)보다 정해진 거리만큼 후방으로 이동한 상태에서 상기 차량(1) 실내의 전단으로부터 상기 차량(1) 실내의 중앙부분까지 냉방되도록 한다. 이를 위하여, 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서는 도 14b에 도시된 바와 같이, 상기 후방벤트(44)는 폐쇄하고, 상기 하부벤트(46)는 직하방을 향하고, 상기 전방벤트(43)를 전방으로 경사지도록 한 상태에서, 상기 송풍팬(42) 및 상기 컴프레서(12)를 작동시킨다. 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서는 상기 하부벤트(46)로 토출된 냉기가 상기 1열 시트(5)의 전방영역을 순환한 후, 상기 전방벤트(43)로 유입되도록 하되, 상기 1열 냉방 단계(S151)보다 상기 차량의 중앙부분의 냉방이 확대되도록 한다. 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서는 상기 1열 시트(5)의 전방영역과 상기 1열 탑승자의 족부가 위치하는 차량의 중앙부분까지만 냉기를 집중적으로 공급함으로써, 불필요하게 상기 2열 시트(6)로 냉각수가 순환하는 것을 방지함으로써, 실내 쾌적성은 향상시키면서, 에어컨의 효율을 상승시킬 수 있다.

전체 냉방 단계(S153)는 상기 2열 시트(6)에 탑승자가 탑승하고 있는 상태에서 수행된다. 상기 전체 냉방 단계(S153)에서는 상기 증발기(11)가 상기 차량 실내의 중앙으로 이동하도록 한 상태에서 수행된다. 상기 전체 냉방 단계(S153)에서는 도 14c에 도시된 바와 같이, 상기 전방벤트(43)와 상기 후방벤트(44)를 경사지게 하고(단, 상기 전방벤트와 상기 후방벤트의 경사 방향은 반대), 상기 하부벤트(46)는 직하방으로 향하도록 한다. 상기 증발기(11)로부터 토출된 공기는 상기 차량(1) 실내의 중앙부분에서 직하로 송풍된 후, 상기 차량(1) 실내의 전방과 후방을 순환한 후, 상기 전방벤트(43)와 상기 후방벤트(44)를 유입된다.

상기 1열 냉방 단계(S151), 상기 1.5열 냉방 단계(S152), 및 상기 전체 냉방 단계(S153)에서 상기 증발기의 위치를 비교하면, 상기 1열 냉방 단계(S151)에서 상기 증발기(11)아 최대로 상기 차량의 전방 쪽으로 전진한 상태이고, 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서는 상기 1열 냉방 단계(S151)보다 정해진 거리만틈 후방으로 이동한 상태이며, 상기 전체 냉방 단계(S153) 상기 1.5열 냉방 단계(S152)에서보다 더 후방으로 이동하여, 상기 차량(1)의 실내 중앙에 위치한다.

1 : 차량 5 : 1열시트
6 : 2열시트 11 : 증발기
12 : 컴프레서 13 : 콘덴서
14 : 팽창밸브 21 : 신축관
21a : 제1파이프 21b : 제2파이프
21c : 제3파이프 21d : 오링
22 : 냉매관 31 : 프레임
31a : 레일 31b : 연결부
31c : 모터안착부 32 : 플레이트
32a : 관통공 33 : 구동모터
34 : 구동기어 35 : 가이드파이프
36 : 와이어 37 : 보조파이프
41 : 하우징 42 : 송풍팬
43 : 전방벤트 44 : 후방벤트
45 : 하부커버 46 : 하부벤트
51 : 응축수포집판 52 : 응축수파이프
S110 : 에어컨 작동 요청 판단단계
S120 : 착석위치 판단 단계
S130 : 1열 시트 회전 판단 단계
S140 : 에어컨 미작동 단계
S150 : 에어컨 작동 단계
S151 : 1열 냉방 단계
S152 : 1.5열 냉방 단계
S153 : 전체 냉방 단계

Claims

차량의 실내로 냉기를 토출하는 증발기와,
상기 차량 실내의 천장에 설치되어 냉방이 필요한 영역으로 상기 증발기가 위치하도록 상기 증발기를 상기 차량의 천장에서 상기 차량의 길이방향을 따라 이동시키는 이송부를 포함하는 차량의 루프형 에어컨.
제1항에 있어서,
상기 이송부는,
상기 차량의 길이방향을 따라 설치되는 레일을 포함하는 프레임과,
구동모터와,
상기 증발기가 장착되고, 상기 레일에 상기 차량의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되는 플레이트와,
상기 구동모터의 작동에 의해서 상기 플레이트를 슬라이딩 시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제2항에 있어서,
상기 이송수단은,
상기 구동모터에 의해 회전하는 구동기어와,
일단은 상기 플레이트에 연결되고, 타단은 상기 구동기어에 치합되는 와이어를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제3항에 있어서,
상기 프레임은,
서로 이격된 상기 레일이 서로 마주보도록 설치되고,
상기 레일의 단부를 연결하는 연결부가 형성되며,
상기 연결부에 상기 구동모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제4항에 있어서,
상기 레일과 상기 연결부에는 내부에 상기 와이어가 관통되고, 상기 와이어의 벤딩을 가이드하는 가이드 파이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제2항에 있어서,
상기 플레이트에는 상기 증발기를 수용하는 하우징이 설치되고,
상기 하우징의 내부에 상기 차량의 내부로 냉기를 송풍하는 송풍팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제6항에 있어서,
상기 하우징의 전면에는 상기 차량 실내의 전방으로 상기 냉기를 가이드하는 전방벤트가 설치되고,
상기 하우징의 후면에는 상기 차량 실내의 후방으로 상기 냉기를 가이드 하는 후방벤트가 설치되며,
상기 플레이트에서 상기 증발기가 설치되는 부위에는 상기 증발기의 하부로 상기 냉기를 가이드 하는 하부벤트가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제7항에 있어서,
상기 하부벤트는 상기 플레이트에 형성된 관통공에 탈착가능하게 설치되는 하부커버에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제2항에 있어서,
상기 레일에는 상기 증발기를 컴프레서, 컨덴서와 연결하고 내부에 냉매가 유동하면서 상기 증발기의 이동에 따라 텔레스코픽 방식으로 길이가 신축(伸縮)되는 신축관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제2항에 있어서,
상기 증발기의 하부에는 상기 레일로 상기 증발기로부터 발생된 응축수를 포집하여 상기 레일로 유도하는 응축수 포집판이 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제10항에 있어서,
상기 응축수 포집판은 상기 응축수 포집판을 관통하여 송풍이 가능하도록 네트(net)형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
제11항에 있어서,
상기 레일의 선단과 컨덴서의 상단 사이에는 상기 응축수 포집판으로부터 포집된 응축수를 콘덴서의 상방으로 안내하는 응축수 파이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨.
차량의 실내 천장에 상기 차량의 길이방향을 따라 이동가능하게 증발기가 설치되고, 냉방이 필요한 영역으로 상기 증발기가 위치하도록 상기 증발기를 이동시키는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법에 있어서,
탑승자에 의해 에어컨의 작동 요청이 있는 지를 판단하는 에어컨 작동 요청 판단 단계와,
상기 에어컨의 작동 요청이 있으면, 탑승자의 위치와 시트의 방향에 따라 상기 증발기를 이동시키고, 송풍되는 영역을 가변하여 상기 차량의 실내를 냉방시키는 에어컨 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 에어컨 작동 요청 판단 단계 이후에는,
상기 차량의 2열 시트에 탑승자가 탑승하고 있는 지를 판단하는 착석위치 판단 단계와,
상기 차량의 1열 시트가 상기 차량의 후방을 향하여 회전되어 있는 지를 판단하는 1열 시트 회전 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 에어컨 작동 단계는,
상기 증발기가 최대로 전진하여 차량의 전방을 향하고 있는 1열 시트의 전방을 냉방시키는 1열 냉방 단계와,
상기 증발기가 전단으로부터 정해진 거리만큼 차량의 후방으로 이동하고, 상기 차량 실내의 전단으로부터 상기 차량 실내의 중앙부분까지 냉방되도록 하는 1.5열 냉방 단계와,
상기 증발기가 상기 차량 실내의 중앙으로 이동하고, 상기 차량 실내 전체가 냉방되도록 하는 전체 냉방 단계를 포함하고,
상기 착석위치 판단 단계 또는 상기 1열 시트 회전 판단 단계의 판단에 따라,
상기 1열 냉방 단계, 상기 1.5열 냉방 단계, 및 상기 전체 냉방 단계 중 어느 하나가 택일(擇一)적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 2열 시트에 탑승자가 탑승하지 않은 것을 판단되고, 상기 1열 시트가 전방을 향하고 있는 것으로 판단되면,
상기 1열 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 2열 시트에 탑승자가 탑승하지 않은 것을 판단되고, 상기 1열 시트가 후방을 향하고 있는 것으로 판단되면,
상기 1.5열 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 2열 시트에 탑승자가 탑승한 것으로 판단되면,
상기 전체 냉방 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프형 에어컨의 제어방법.