KR20230064397A - 전기 모빌리티용 공조장치 및 전기 모빌리티용 공조시스템 - Google Patents

전기 모빌리티용 공조장치 및 전기 모빌리티용 공조시스템 Download PDF

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KR20230064397A
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condenser
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신기영
강수연
이대희
김명회
권동호
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에서는 히트펌프를 활용하여 실내 컨덴서를 통해 생성되는 고온의 공기가 증발기에 제공됨으로써, 냉방 이후 증발기에 생성되는 응축수가 제거되고, 증발기가 살균되는 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템이 소개된다.

Description

전기 모빌리티용 공조장치 및 전기 모빌리티용 공조시스템 {AIR CONDITIONER DEVICE FOR ELECTRIC MOTOR MOBILITY AND AIR CONDITIONER SYSTEM FOR ELECTRIC MOTOR MOBILITY}
본 발명은 히트펌프를 활용하여 증발기에 고온의 공기가 제공되도록 함으로써, 냉방 이후 증발기에 생성되는 응축수가 제거되고, 증발기가 살균되는 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이러한 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다.
또한, 전기자동차는 내연기관처럼 별도의 엔진에서 연소시 발생되는 폐열원이 없어 전기식 난방장치로 겨울철 차량 실내난방을 수행하고, 또한 혹한기시 배터리 충방전 성능을 향상시키기 위해 웜업이 필요하므로, 별도의 냉각수 가열식 전기 히터를 각각 구성하여 사용한다. 즉, 배터리 모듈의 최적의 온도환경 유지를 위해 배터리 모듈 온도조절을 위한 냉난방 시스템을 차량 실내 공조를 위한 냉난방 시스템과는 별도로 운용하는 기술이 사용되고 있다.
한편, 전기자동차의 경우 공조장치로 여름철 실내냉방을 수행한다. 즉, 냉매의 순환을 통해 냉각 공기를 형성하여 실내에 제공한다.
그러나 냉각 공기를 형성시, 증발기가 가동됨에 따라 증발기에 응축수가 발생되고, 이 응축수는 증발기를 오염시켜 악취의 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 전기자동차의 구동이 중지되더라도 블로워를 동작시켜 증발기의 응축수를 제거하고자 하지만, 증발기에 발생되는 응축수를 완전히 제거하는데 무리가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2008-0092527 A (2008.10.16)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 히트펌프를 활용하여 증발기에 고온의 공기가 제공되도록 함으로써, 냉방 이후 증발기에 생성되는 응축수가 제거되고, 증발기가 살균되는 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기차량용 공조장치는 메인 블로워가 포함되어 메인 블로워 동작시 공기가 유통되는 하우징; 하우징 내부에서 공기를 가열하는 실내 콘덴서 및 공기를 냉각하는 증발기; 실내 콘덴서와 증발기의 나열 방향으로 배치된 실외 콘덴서; 공기가 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서를 통과하여 실외로 유통되도록 마련된 보조 블로워; 메인 블로워 또는 보조 블로워에 의한 공기의 유통을 선택적으로 단속하는 유로 제어 도어; 및 공기의 냉난방시 메인 블로워의 동작에 의해 공기가 실내에 유통되도록 하고, 증발기의 응축수 제거 또는 살균시 보조 블로워의 동작에 의해 공기가 실내 콘덴서를 통해 가열된 후 증발기에 제공되도록 유로 제어 도어를 제어하는 제어부;를 포함한다.
하우징은 메인 블로워가 마련되고 외기 또는 내기를 유통시키는 제1하우징과, 제1하우징에 연통되며 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서, 보조 블로워가 마련되는 제2하우징으로 구성된 것을 특징으로 한다.
제2하우징은 실내 콘덴서 및 증발기가 마련되는 제1공간과 실외 콘덴서 및 보조 블로워가 마련되는 제2공간으로 구획되며, 제1하우징과 제2하우징의 제1공간은 제1유통로를 통해 연통되고, 제2하우징의 제1공간과 제2공간은 제2유통로를 통해 연통되며, 유로 제어 도어가 제1유통로와 제2유통로를 선택적으로 개폐하도록 마련된 것을 특징으로 한다.
하우징에는 실내 콘덴서와 증발기 사이에 온도 조절 도어가 마련되어, 온도 조절 도어에 의해 공기가 실내 콘덴서와 증발기에 선택적으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
제어부는 공기의 냉방시, 메인 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 활성화되며, 유로 제어 도어가 제1유통로를 개방하고, 온도 조절 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 공기의 난방시, 메인 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어가 제1유통로를 개방하고, 온도 조절 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 허용되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 증발기의 살균시, 보조 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어가 제2유통로를 개방하고, 온도 제어 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 허용되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제2하우징의 제2공간에는 외기가 유통되는 제3유통로가 형성되고, 제3유통로를 선택적으로 개폐하는 실외 유로 도어가 마련된 것을 특징으로 한다.
제어부는 공기의 냉난방시 실외 유로 도어가 제3유통로를 개방하도록 제어하고, 증발기의 살균시 실외 유로 도어가 제3유통로를 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제2하우징에는 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서, 보조 블로워가 직선상으로 나열된 것을 특징으로 한다.
제어부는 증발기의 살균시 실내에 승객 유무에 따른 정보를 입력받고, 실내에 승객이 존재하지 않을 경우 증발기의 살균에 따른 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 전기 모빌리티용 공조시스템은 냉매가 순환되며, 압축기, 실내 콘덴서, 실외 콘덴서, 팽창기, 증발기를 포함하는 냉매라인; 및 냉각수가 순환되며, 냉매와 열교환되는 열교환기, 밸브, 전장기 모듈, 배터리 모듈, 라디에이터를 포함하는 냉각수라인;을 포함한다.
냉각수라인은 라디에이터, 제1열교환기, 리저버, 제1워터펌프, 전장기 모듈, 제1밸브를 포함하는 제1냉각수라인과, 제1냉각수라인의 리저버로부터 분기되며, 제2밸브, 배터리 모듈, 제2워터펌프, 제2열교환기를 포함하는 제2냉각수라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.
냉매라인은 압축기, 실내 콘덴서, 제1열교환기, 제1팽창기, 실외 콘덴서, 제2팽창기, 증발기를 포함하는 제1냉매라인과, 제1냉매라인에서 분기된 후 압축기에 연결되며, 제3팽창기, 제2열교환기를 포함하는 제2냉매라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.
공기의 냉방시, 제1팽창기가 개방되고, 제2팽창기와 제3팽창기가 냉매를 팽창시키며, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 냉각수가 순환되도록 제1밸브 및 제2밸브가 전환되는 것을 특징으로 한다.
증발기의 살균시, 제1팽창기가 냉매를 팽창시키고, 제2팽창기가 폐쇄되며, 제3팽창기가 개방되고, 제1냉각수라인의 제1워터펌프, 전장기 모듈과 함께 제2냉각수라인에 냉각수가 순환되도록 제1밸브 및 제2밸브가 전환되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템은 히트펌프를 활용하여 실내 컨덴서를 통해 생성되는 고온의 공기가 증발기에 제공됨으로써, 냉방 이후 증발기에 생성되는 응축수가 제거되고, 증발기가 살균된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 모빌리티용 공조장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 상단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전기 모빌리티용 공조장치의 구성도.
도 4는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 측단면도.
도 5 내지 6은 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 냉방모드를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 난방모드를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 9는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 제습기의 응축수 제거 및 살균 모드를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 모빌리티용 공조시스템의 구성도.
도 11은 도 10에 도시된 전기 모빌리티용 공조시스템의 냉방을 설명하기 위한 도면.
도 12는 도 10에 도시된 전기 모빌리티용 공조시스템의 제습기의 응축수 제거 및 살균을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 모빌리티용 공조장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 상단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기 모빌리티용 공조장치의 구성도이며, 도 4는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 측단면도이다.
도 5 내지 6은 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 냉방모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 난방모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 9는 도 1에 도시된 전기 모빌리티용 공조장치의 제습기의 응축수 제거 및 살균 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 모빌리티용 공조시스템의 구성도이고, 도 11은 도 10에 도시된 전기 모빌리티용 공조시스템의 냉방을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 도 10에 도시된 전기 모빌리티용 공조시스템의 제습기의 응축수 제거 및 살균을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 전기 모빌리티용 공조 장치는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 메인 블로워(200)가 포함되어 메인 블로워(200)의 동작시 공기가 유통되는 하우징(100); 하우징(100) 내부에서 공기를 가열하는 실내 콘덴서(300) 및 공기를 냉각하는 증발기(400); 실내 콘덴서(300)와 증발기(400)의 나열 방향으로 배치된 실외 콘덴서(500); 공기가 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500)를 통과하여 실외로 유통되도록 마련된 보조 블로워(600); 메인 블로워(200) 또는 보조 블로워(600)에 의한 공기의 유통을 선택적으로 단속하는 유로 제어 도어(700); 및 냉난방 또는 증발기(400) 살균 여부를 입력받으며, 공기의 냉난방시 메인 블로워(200)의 동작에 의해 공기가 실내에 유통되도록 하고, 증발기의 응축수 제거 또는 살균시 보조 블로워(600)의 동작에 의해 공기가 실내 콘덴서(300)를 통해 가열된 후 증발기(400)에 제공되도록 유로 제어 도어(700)를 제어하는 제어부(800);를 포함한다.
이를 통해, 본 발명은 하우징(100) 내부에 유통되는 공기가 실내 콘덴서(300)를 통과시 가열되어 난방공기가 형성되고, 증발기(400)를 통과시 냉각되어 냉각공기가 형성된다. 여기서, 난방 성능을 향상시키기 위해, 실내 콘덴서(300) 외에 별도의 PTC히터가 더 마련될 수 있다.
특히, 실내 콘덴서(300), 실외 콘덴서(500), 증발기(400)는 냉매의 순환 과정중 다른 냉각매체와 열교환되는 히트펌프를 통해, 냉난방 효율이 확보되도록 구성된다.
본 발명은 공조공기의 냉방 이후 증발기(400)의 살균을 위한 것으로, 하우징(100) 내부에 보조 블로워(600) 및 유로 제어 도어(700)가 마련된다. 메인 블로워(200), 보조 블로워(600), 유로 제어 도어(700)를 포함한 각 구성은 제어부(800)에 의해 제어된다.
하우징(100)은 메인 블로워(200) 또는 보조 블로워(600)의 동작시 내부에 공기가 유통된다.
여기서, 메인 블로워(200)가 동작되는 경우, 하우징(100) 내부에 외기 또는 내기가 유입되고, 외기 또는 내기가 증발기(400) 또는 실내 콘덴서(300)를 통해 온도가 조절되어 실내에 공조공기로 제공될 수 있다. 이때, 유로 제어 도어(700)는 메인 블로워(200)에서 유통되는 공기의 유통을 허용하고, 보조 블로워(600)측으로 공기의 유통이 차단되도록 위치된다. 또한, 실내의 공조공기를 제공시, 실내에서 요구되는 온도에 따라 증발기(400)와 실내 콘덴서(300)가 활성화되어 실내에 유통되는 공기의 온도가 조절되도록 한다. 이는, 온도 조절 도어(910)에 의해 공기가 증발기(400)와 실내 콘덴서(300)에 선택적으로 유통될 수 있다.
한편, 보조 블로워(600)가 동작되는 경우, 실내의 공기가 하우징(100) 내부에 유입되고, 해당 공기가 실내 콘덴서(300)를 통해 가열되어 증발기(400)에 제공된다. 이때, 유로 제어 도어(700)는 메인 블로워(200)에서 유통되는 공기의 유통을 차단하고, 실외 콘덴서(500)측으로 공기의 유통이 허용되도록 위치된다. 또한, 증발기(400)의 살균 요청시 증발기(400)가 비활성된 상태에서 실내 콘덴서(300)를 통해 가열된 공기가 증발기(400)에 공급되도록 한다. 이로 인해, 실내 콘덴서(300)를 통해 가열된 고온의 공기가 증발기(400)에 생성된 응축수를 건조시키고, 증발기(400)를 고온 살균한다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 메인 블로워(200)가 마련되고 외기 또는 내기를 유통시키는 제1하우징(110)과, 제1하우징(110)에 연통되며 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500), 보조 블로워(600)가 마련되는 제2하우징(120)으로 구성된다.
즉, 하우징(100)은 제1하우징(110)과 제2하우징(120)으로 구성되며, 제1하우징(110)에는 메인 블로워(200)를 포함하여 미도식한 내외기도어, 필터 등이 마련될 수 있고, 제2하우징(120)에는 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500), 보조 블로워(600)가 마련된다.
이를 통해, 메인 블로워(200)의 동작시 내기 또는 외기가 제1하우징(110)에서 제2하우징(120)으로 유통되어 증발기(400) 또는 실내 콘덴서(300)를 통해 온도 조절된 후 실내에 공급될 수 있다.
또한, 보조 블로워(600)의 동작시 실내의 공기가 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500)를 통과하여 외부로 배출된다. 이때, 실내 콘덴서(300)를 통과한 고온의 공기는 증발기(400)에 발생된 응축수를 제거하며, 실외 콘덴서(500)와 열교환을 통해 히트펌프가 구현될 수 있다.
여기서, 제2하우징(120)에는 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500), 보조 블로워(600)가 직선상으로 나열될 수 있다. 종래에는 증발기(400)가 실내 콘덴서(300)와 이격되게 배치됨에 따라 본 발명에 따른 실내 콘덴서(300)를 이용한 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거가 수행될 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500), 보조 블로워(600)가 직선상으로 나열됨으로써, 보조 블로워(600)의 동작시 공기가 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500)를 순차적으로 통과하여 실내 콘덴서(300)를 통과한 고온의 공기가 증발기(400)에 원활히 공급될 수 있다.
한편, 제2하우징(120)은 실내 콘덴서(300) 및 증발기(400)가 마련되는 제1공간(121)과 실외 콘덴서(500) 및 보조 블로워(600)가 마련되는 제2공간(122)으로 구획되며, 제1하우징(110)과 제2하우징(120)의 제1공간(121)은 제1유통로(S1)를 통해 연통되고, 제2하우징(120)의 제1공간(121)과 제2공간(122)은 제2유통로(S2)를 통해 연통되며, 유로 제어 도어(700)가 제1유통로(S1)와 제2유통로(S2)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다.
이처럼, 제2하우징(120)에서 유통되는 공기는 제1공간(121)의 실내 콘덴서(300) 및 증발기(400)를 통해 온도가 조절되고, 제2공간(122)의 실외 콘덴서(500)와 열교환되어 히트펌프가 구현된다.
유로 제어 도어(700)는 제1하우징(110)과 제2하우징(120)이 연통되는 제1유통로(S1)와, 제2하우징(120)의 제1공간(121)과 제2공간(122)을 연결하는 제2유통로(S2)를 선택적으로 개폐함으로써, 제1유통로(S1)를 통해 제1하우징(110)에서 제2하우징(120)으로 공기가 유통되거나, 제2유통로(S2)를 통해 제1공간(121)에서 제2공간(122)으로 공기가 유통되도록 한다. 또한, 하나의 유로 제어 도어(700)로 제1유통로(S1)와 제2유통로(S2)의 개폐 조절을 수행함에 따라, 구성이 감소되어 패키지가 축소될 수 있다.
한편, 하우징(100)에는 실내 콘덴서(300)와 증발기(400) 사이에 온도 조절 도어(910)가 마련되어, 온도 조절 도어(910)에 의해 공기가 실내 콘덴서(300)와 증발기(400)에 선택적으로 유통될 수 있다. 이러한 온도 조절 도어(910)는 실내 콘덴서(300)와 증발기(400) 사이에 마련되며, 슬라이딩 방식 또는 회전 방식으로 동작될 수 있다. 또한, 온도 조절 도어(910)는 실내 콘덴서(300) 또는 증발기(400)를 완전 개폐하거나 또는 일부 개폐하여, 유통되는 공기가 실내 콘덴서(300)와 증발기(400)를 통과함에 따라 온도가 조절도록 한다.
한편, 제2하우징(120)의 제2공간(122)에는 외기가 유통되는 제3유통로(S3)가 형성되고, 제3유통로(S3)를 선택적으로 개폐하는 실외 유로 도어(920)가 마련될 수 있다. 즉, 실외 콘덴서(500)는 히트펌프의 구현을 위해 공기 순환을 통한 열교환이 수행되어야 함에 따라, 제2하우징(120)의 제2공간(122)에 외기가 유통되는 제3유통로(S3)가 형성되어 외기가 실외 콘덴서(500)와 열교환되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거시, 보조 블로워(600)의 동작에 의해 유통되는 공기가 실외 콘덴서(500)와 열교환되어 히트펌프가 구현됨에 따라, 제3유통로(S3)를 선택적으로 개폐하는 실외 유로 도어(920)가 마련된다.
이로 인해, 실외 콘덴서(500)는 제3유통로(S3)를 통해 순환되는 외기와 열교환을 통해 히트펌프가 구현될 수 있고, 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거시 실내 콘덴서(300) 및 증발기(400)를 통과한 공기와 열교환되어 히트펌프의 구현이 유지될 수 있다.
이를 통해, 제어부(800)는 공기의 냉방시, 메인 블로워(200)가 동작되고, 증발기(400)에 의한 공기 냉각 동작이 활성화되며, 유로 제어 도어(700)가 제1유통로(S1)를 개방하고, 온도 조절 도어(910)가 실내 콘덴서(300)에 공기 유통이 차단되도록 제어한다.
즉, 도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 제어부(800)는 실내 공기의 냉방이 요구되는 경우, 메인 블로워(200)가 동작되도록 하여 내기 또는 외기가 실내에 유통되도록 한다. 이때, 제어부(800)는 냉매 순환을 제어하여 증발기(400)의 공기 냉각 동작이 활성되도록 하고, 유로 제어 도어(700)가 제1유통로(S1)를 개방하도록 하며, 온도 조절 도어(910)가 실내 콘덴서(300)의 공기 유통이 차단되도록 한다. 이로 인해, 메인 블로워(200)가 동작되어 유통되는 내기 또는 외기가 증발기(400)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 냉방공기가 실내에 제공될 수 있다.
또한, 제어부(800)는 공기의 냉방시 실외 유로 도어(920)가 제3유통로(S3)를 개방하도록 제어함으로써, 제3유통로(S3)를 통해 순환되는 외기와 실외 콘덴서(500)가 열교환되어 히트펌프가 구현될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(800)는 공기의 난방시, 메인 블로워(200)가 동작되고, 증발기(400)에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어(700)가 제1유통로(S1)를 개방하고, 온도 조절 도어(910)가 실내 콘덴서(300)에 공기 유통이 허용되도록 제어한다.
즉, 제어부(800)는 실내 공기의 난방이 요구되는 경우, 메인 블로워(200)가 동작되도록 하여 내기 또는 외기가 실내에 유통되도록 한다. 이때, 제어부(800)는 냉매 순환을 제어하여 증발기(400)가 비활성되도록 하고, 유로 제어 도어(700)가 제1유통로(S1)를 개방하도록 하며, 온도 조절 도어(910)가 실내 콘덴서(300)의 공기 유통이 허용되도록 한다. 이로 인해, 메인 블로워(200)가 동작되어 유통되는 내기 또는 외기가 실내 콘덴서(300)를 통과함에 따라 가열되고, 가열된 난방공기가 실내에 제공될 수 있다.
또한, 제어부(800)는 공기의 난방시 실외 유로 도어(920)가 제3유통로(S3)를 개방하도록 제어함으로써, 제3유통로(S3)를 통해 순환되는 외기와 실외 콘덴서(500)가 열교환되어 히트펌프가 구현될 수 있다.
한편, 도 8 내지 9에 도시된 바와 같이, 제어부(800)는 증발기(400)의 살균시, 보조 블로워(600)가 동작되고, 증발기(400)에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어(700)가 제2유통로(S2)를 개방하고, 온도 제어 도어가 실내 콘덴서(300)에 공기 유통이 허용되도록 제어한다.
즉, 제어부(800)는 실내 냉방 후에 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거가 요구되는 경우, 보조 블로워(600)가 동작되도록 하여 하우징(100) 내부에서 실내의 공기가 외부를 향해 배출되는 방향으로 유통되도록 한다. 이렇게, 보조 블로워(600) 동작시, 실내 냉방이 수행됨에 따라 건조한 실내의 공기가 하우징(100) 내부로 유입됨으로써 효율적인 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거가 수행될 수 있다.
또한, 제어부(800)는 냉매 순환을 제어하여 증발기(400)가 비활성되도록 하고, 유로 제어 도어(700)가 제2유통로(S2)를 개방하도록 하며, 온도 조절 도어(910)가 실내 콘덴서(300)의 공기 유통이 허용되도록 한다. 이로 인해, 보조 블로워(600)가 동작되어 유통되는 실내의 공기가 실내 콘덴서(300)를 통과함에 따라 가열되고, 가열된 공기가 증발기(400)에 공급됨으로써 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거가 수행된다.
또한, 제어부(800)는 증발기(400)의 살균시 실외 유로 도어(920)가 제3유통로(S3)를 폐쇄하도록 제어한다. 이로 인해, 보조 블로워(600)의 동작시 유통되는 실내의 공기가 실내 콘덴서(300), 증발기(400), 실외 콘덴서(500)를 통과하는 흐름이 형성된다. 또한, 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거시, 실외 콘덴서(500)는 실내 콘덴서(300) 및 증발기(400)를 통과한 공기와 열교환되어 히트펌프의 구현이 유지될 수 있다.
한편, 제어부(800)는 증발기(400)의 살균시 실내에 승객 유무에 따른 정보를 입력받고, 실내에 승객이 존재하지 않을 경우 증발기(400)의 살균에 따른 제어가 수행되도록 한다.
여기서, 제어부(800)는 시트에 구비된 압력센서 또는 실내를 촬영하는 카메라센서를 통해, 실내에 존재하는 승객의 유무를 파악할 수 있다. 이렇게, 제어부(800)는 실내에 승객의 존재 여부를 확인하고, 승객이 실내에서 모두 이탈하여 실내에 존재하지 않을 경우 증발기(400)의 살균에 따른 제어가 수행되도록 함으로써, 실내 공기를 이용한 증발기(400)의 살균시 승객에게 발생되는 불쾌감 및 이질감이 발생되지 않도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 전기 모빌리티용 공조시스템은 도 10에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되며, 압축기(11), 실내 콘덴서(300), 실외 콘덴서(500), 팽창기(14), 증발기(400)를 포함하는 냉매라인(10); 및 냉각수가 순환되며, 냉매와 열교환되는 열교환기(21), 밸브(22), 전장기 모듈(23), 배터리 모듈(24), 라디에이터(25)를 포함하는 냉각수라인(20);을 포함한다.
여기서, 냉각수라인(20)은 라디에이터(25), 제1열교환기(21a), 리저버(RV), 제1워터펌프(26a), 전장기 모듈(23), 제1밸브(22a)를 포함하는 제1냉각수라인(20a)과, 제1냉각수라인(20a)의 리저버(RV)로부터 분기되며, 제2밸브(22b), 배터리 모듈(24), 제2워터펌프(26b), 제2열교환기(21b)를 포함하는 제2냉각수라인(20b)으로 구성된다.
또한, 냉매라인(10)은 압축기(11), 실내 콘덴서(300), 제1열교환기(21a), 제1팽창기(14a), 실외 콘덴서(500), 제2팽창기(14b), 증발기(400)를 포함하는 제1냉매라인(10a)과, 제1냉매라인(10a)에서 분기된 후 압축기(11)에 연결되며, 제3팽창기(12c), 제2열교환기(21b)를 포함하는 제2냉매라인(10b)으로 구성된다.
여기서, 제1냉매라인(10a)과 제1냉각수라인(20a)은 제1열교환기(21a)를 통해 냉매와 냉각수가 서로 열교환되며, 제2냉매라인(10b)과 제2냉각수라인(20b)은 제2열교환기(21b)를 통해, 냉매와 냉각수가 서로 열교환된다.
이외에 냉매라인(10)에는 냉매 순환을 위한 어큐뮬레이터 및 냉매 및 냉각수의 열교환 효율을 향상시키기 위한 수가열히터, 추가 열교환기 등이 더 부가될 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 냉난방시 히트펌프가 구현되어 공조 효율이 확보된다.
일례로, 공기의 냉방시, 제1팽창기(12a)가 개방되고, 제2팽창기(12b)와 제3팽창기(12c)가 냉매를 팽창시키며, 제1냉각수라인(20a)과 제2냉각수라인(20b)에 각각 냉각수가 순환되도록 제1밸브(22a) 및 제2밸브(22b)가 전환된다.
이때, 메인 블로워(200)의 동작에 의해 공기가 증발기(400) 또는 실내 콘덴서(300)를 통과하여 온도가 조절된 후 실내에 유통될 수 있으며, 유로 제어 도어(700)가 개방 동작된다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 콘덴서(300), 제1열교환기(21a), 실외 콘덴서(500)를 순환함에 따라 냉매의 열이 방열되어 응축된 후 제2팽창기(12b)에 의해 팽창된다. 이로 인해, 증발기(400)에서는 냉매의 증발이 수행됨에 따라 증발기(400)를 통과하는 공기가 냉각된다.
여기서, 제1냉각수라인(20a)에는 냉각수가 전장기 모듈(23)을 냉각하고, 라디에이터(25)를 통해 냉각된 냉각수가 제1열교환기(21a)를 통해 냉매와 열교환됨에 따라, 제1열교환기(21a)에서 냉매의 냉각이 수행될 수 있다. 또한, 제2냉각수라인(20b)에는 배터리 모듈(24)을 냉각함에 따라 온도가 상승된 냉각수가 제2열교환기(21b)에서 냉매와 열교환됨에 따라, 배터리 모듈(24)을 냉각 가능한 온도로 조절될 수 있다.
이로 인해, 실내에 제공되는 공기의 냉방을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명은 냉방 이후 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거에 따른 것으로, 실내에 제공되는 공기의 난방의 경우 히트펌프 과정에 따른 실시예의 하나로서, 해당 내용은 생략하도록 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 증발기(400)의 살균시, 제1팽창기(12a)가 냉매를 팽창시키고, 제2팽창기(12b)가 폐쇄되며, 제3팽창기(12c)가 개방되고, 제1냉각수라인(20a)의 제1워터펌프(26a), 전장기 모듈(23)과 함께 제2냉각수라인(20b)에 냉각수가 순환되도록 제1밸브(22a) 및 제2밸브(22b)가 전환된다.
이때, 보조 블로워(600)의 동작에 의해 공기가 실내 콘덴서(300)를 통해 가열된 후 증발기(400)에 제공되도록 하며, 유로 제어 도어(700)가 폐쇄 동작된다.
압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 콘덴서(300), 제1열교환기(21a)를 순환함에 따라 냉매의 열이 방열되어 응축된 후 제1팽창기(12a)에 의해 냉매가 팽창된다. 이로 인해, 제2열교환기(21b)에서는 저온의 냉매가 냉각수와 열교환되어 냉각수의 냉각이 수행될 수 있다.
또한, 증발기(400)의 살균 및 응축수 제거시, 탑승객이 존재하지 않은 상태에서 수행됨에 따라 전장기 모듈(23) 및 배터리 모듈(24)의 온도가 상대적으로 낮아지기 때문에, 제2열교환기(21b)를 통한 열교환만으로 전장기 모듈(23) 및 배터리 모듈(24)의 냉각을 원활히 수행할 수 있다
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기 모빌리티용 공조장치 및 이를 이용한 전기 모빌리티용 공조시스템은 히트펌프를 활용하여 실내 컨덴서를 통해 생성되는 고온의 공기가 증발기에 제공됨으로써, 냉방 이후 증발기에 생성되는 응축수가 제거되고, 증발기가 살균된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:하우징 110:제1하우징
120:제2하우징 121:제1공간
122:제2공간 200:메인 블로워
300:실내 콘덴서 400:증발기
500:실외 콘덴서 600:보조 블로워
700:유로 제어 도어 800:제어부
910:온도 조절 도어 920:실외 유로 도어
10:냉매라인 10a:제1냉매라인
10b:제2냉매라인 11:압축기
12a:제1팽창기 12b:제2팽창기
12c:제3팽창기 20:냉각수라인
20a:제1냉각수라인 20b:제2냉각수라인
21a:제1열교환기 21b:제2열교환기
22a:제1밸브 22b:제2밸브
23:전장기 모듈 24:배터리 모듈
25:라디에이터 26a:제1워터펌프
26b:제2워터펌프 S1:제1유통로
S2:제2유통로 S3:제3유통로

Claims (16)

  1. 메인 블로워가 포함되어 메인 블로워 동작시 공기가 유통되는 하우징;
    하우징 내부에서 공기를 가열하는 실내 콘덴서 및 공기를 냉각하는 증발기;
    실내 콘덴서와 증발기의 나열 방향으로 배치된 실외 콘덴서;
    공기가 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서를 통과하여 실외로 유통되도록 마련된 보조 블로워;
    메인 블로워 또는 보조 블로워에 의한 공기의 유통을 선택적으로 단속하는 유로 제어 도어; 및
    공기의 냉난방시 메인 블로워의 동작에 의해 공기가 실내에 유통되도록 하고, 증발기의 응축수 제거 또는 살균시 보조 블로워의 동작에 의해 공기가 실내 콘덴서를 통해 가열된 후 증발기에 제공되도록 유로 제어 도어를 제어하는 제어부;를 포함하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 메인 블로워가 마련되고 외기 또는 내기를 유통시키는 제1하우징과, 제1하우징에 연통되며 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서, 보조 블로워가 마련되는 제2하우징으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제2하우징은 실내 콘덴서 및 증발기가 마련되는 제1공간과 실외 콘덴서 및 보조 블로워가 마련되는 제2공간으로 구획되며, 제1하우징과 제2하우징의 제1공간은 제1유통로를 통해 연통되고, 제2하우징의 제1공간과 제2공간은 제2유통로를 통해 연통되며, 유로 제어 도어가 제1유통로와 제2유통로를 선택적으로 개폐하도록 마련된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    하우징에는 실내 콘덴서와 증발기 사이에 온도 조절 도어가 마련되어, 온도 조절 도어에 의해 공기가 실내 콘덴서와 증발기에 선택적으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제어부는 공기의 냉방시, 메인 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 활성화되며, 유로 제어 도어가 제1유통로를 개방하고, 온도 조절 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    제어부는 공기의 난방시, 메인 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어가 제1유통로를 개방하고, 온도 조절 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 허용되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    제어부는 증발기의 살균시, 보조 블로워가 동작되고, 증발기에 의한 공기 냉각 동작이 비활성화되며, 유로 제어 도어가 제2유통로를 개방하고, 온도 제어 도어가 실내 콘덴서에 공기 유통이 허용되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    제2하우징의 제2공간에는 외기가 유통되는 제3유통로가 형성되고, 제3유통로를 선택적으로 개폐하는 실외 유로 도어가 마련된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제어부는 공기의 냉난방시 실외 유로 도어가 제3유통로를 개방하도록 제어하고, 증발기의 살균시 실외 유로 도어가 제3유통로를 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    제2하우징에는 실내 콘덴서, 증발기, 실외 콘덴서, 보조 블로워가 직선상으로 나열된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 증발기의 살균시 실내에 승객 유무에 따른 정보를 입력받고, 실내에 승객이 존재하지 않을 경우 증발기의 살균에 따른 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조 장치.
  12. 청구항 1의 전기 모빌리티용 공조 장치에 따른 전기 모빌리티용 공조시스템에 있어서,
    냉매가 순환되며, 압축기, 실내 콘덴서, 실외 콘덴서, 팽창기, 증발기를 포함하는 냉매라인; 및
    냉각수가 순환되며, 냉매와 열교환되는 열교환기, 밸브, 전장기 모듈, 배터리 모듈, 라디에이터를 포함하는 냉각수라인;을 포함하는 전기 모빌리티용 공조시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    냉각수라인은 라디에이터, 제1열교환기, 리저버, 제1워터펌프, 전장기 모듈, 제1밸브를 포함하는 제1냉각수라인과,
    제1냉각수라인의 리저버로부터 분기되며, 제2밸브, 배터리 모듈, 제2워터펌프, 제2열교환기를 포함하는 제2냉각수라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    냉매라인은 압축기, 실내 콘덴서, 제1열교환기, 제1팽창기, 실외 콘덴서, 제2팽창기, 증발기를 포함하는 제1냉매라인과,
    제1냉매라인에서 분기된 후 압축기에 연결되며, 제3팽창기, 제2열교환기를 포함하는 제2냉매라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    공기의 냉방시, 제1팽창기가 개방되고, 제2팽창기와 제3팽창기가 냉매를 팽창시키며,
    제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 냉각수가 순환되도록 제1밸브 및 제2밸브가 전환되는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    증발기의 살균시, 제1팽창기가 냉매를 팽창시키고, 제2팽창기가 폐쇄되며, 제3팽창기가 개방되고,
    제1냉각수라인의 제1워터펌프, 전장기 모듈과 함께 제2냉각수라인에 냉각수가 순환되도록 제1밸브 및 제2밸브가 전환되는 것을 특징으로 하는 전기 모빌리티용 공조시스템.
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