KR20100132166A - 자동차용 냉풍발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 주행시 발생되는 바람으로 열교환기를 방열시키고 또한 열전소자의 냉각부로 열교환기를 냉각시켜 상기 열교환기를 순환하는 냉매체의 온도를 외기보다 낮춰 줌으로써, 자동차 실내공기가 상기 열교환기에서 공냉되어 실내가 상온 20℃ 내외로 쾌적하게 유지되고 과냉방에 따른 연료소모를 줄일 수 있는 에너지 절약형의 자동차용 냉풍발생장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 자동차 지붕의 외부에는 외기가 통과하는 외기입구 및 외기출구가 형성된 케이스가 구비되고, 상기 자동차 지붕에는 상기 케이스에 덮이도록 실내 공기가 순환되는 입,출구가 형성되며, 상기 케이스 내부에는 상기 입,출구 및 상기 외기입,출구를 구획하여 냉매체가 순환되는 실내,외 열교환기가 각각 다른 공간에 설치되도록 실내 연통부 및 실외 연통부를 만드는 분리판이 구비되고, 상기 분리판에는 상기 냉매체가 순환되는 냉매체관을 냉각시키는 열전소자가 구비되며, 상기 분리판의 전방에는 자동차의 주행시 상기 외기입구로 유입되어 상기 실외 열교환기 및 열전소자를 방열 및 냉각시키는 바람의 일부를 상기 실내 연통부로 유도하여 상기 열전소자 및 실내 열교환기에서 공냉되고 실내로 순환되면서 냉풍이 발생되도록 하는 통로가 형성된 특징이 있다.

냉매체, 열전소자, 열교환기, 통로

Description

자동차용 냉풍발생장치{Cold wind apparatus for the car}

본 발명은 자동차용 냉풍발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 주행시 발생되는 바람으로 열교환기를 냉각시키고 또한 열전소자의 냉각부로 열교환기를 냉각시켜 상기 열교환기를 순환하는 냉매체의 온도를 외기보다 낮춰 줌으로써, 자동차 실내공기가 상기 열교환기에서 공냉되어 실내가 상온 20℃ 내외로 쾌적하게 유지되고 과냉방에 따른 연료소모를 줄일 수 있는 에너지 절약형의 자동차용 냉풍발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 냉동사이클장치를 이용하여 실내를 냉방하고 있는데, 냉동사이클장치란 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키고 증발과정에서 실내 온도를 낮춰 실내가 냉방되도록 하는 장치이다.

그러나 이러한 냉동사이클은 장치의 구성이 복잡하여 제작 및 구입비가 증가되며, 에너지를 많이 필요로하므로 자동차의 연료소모량이 증가되는 단점이 있었다. 그리고 냉풍 온도가 낮기 때문에 자동차 실내를 밀폐상태에서 장시간 가동할 경우 냉방병에 걸릴 위험이 있는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 주행시 발생되는 바람으로 열교환기를 냉각시키고 또한 열전소자의 냉각부로 열교환기를 냉각시켜 상기 열교환기를 순환하는 냉매체의 온도를 외기보다 낮춰 줌으로써, 자동차 실내공기가 상기 열교환기에서 공냉되어 실내가 상온 20℃ 내외로 쾌적하게 유지되고 과냉방에 따른 연료소모를 줄일 수 있는 에너지 절약형의 자동차용 냉풍발생장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 자동차 지붕의 외부에는 외기가 통과하는 외기입구 및 외기출구가 형성된 케이스가 구비되고, 상기 자동차 지붕에는 상기 케이스에 덮이도록 실내 공기가 순환되는 입,출구가 형성되며, 상기 케이스 내부에는 상기 입,출구 및 상기 외기입,출구를 구획하여 냉매체가 순환되는 실내,외 열교환기가 각각 다른 공간에 설치되도록 실내 연통부 및 실외 연통부를 만드는 분리판이 구비되고, 상기 분리판에는 상기 냉매체가 순환되는 냉매체관을 냉각시키는 열전소자가 구비되며, 상기 분리판의 전방에는 자동차의 주행시 상기 외기입구로 유입되어 상기 실외 열교환기 및 열전소자를 냉각시키는 바람의 일부를 상기 실내 연통부로 유도하여 상기 열전소자 및 실내 열교환기에서 공냉되고 실내로 순환되면서 냉풍이 발생되도록 하는 통로가 형성된 특징이 있다.

본 발명에 따르면 자동차의 주행시 발생되는 바람을 열교환기로 유도하여 상 기 열교환기 내부로 순환되는 냉매체를 냉각시킴으로써, 공냉팬을 가동하지 않아도 되므로 에너지를 절약할 수 있다. 또한 열교환기의 부족한 냉열원은 열전소자의 냉각부에서 취득하면 되므로 상기 열교환기를 순환하는 냉매체를 실외보다 낮출 수 있다.

열전소자(熱電素子, thermoeletric element)는 전기저항의 온도변화를 이용한 소자로써, 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상을 이용한 소자와, 전류에 의해 열의 흡수가 생기는 현상을 이용한 소자로써, 반도체를 이용한 방식이므로 전력소모를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 냉매체관이 열전소자의 냉각부에 밀착되어 빠르게 냉각되므로 열교환효율이 향상되는 이점이 있다.

또한 상기 열교환기는 실외 및 실내 열교환기로 분리 구성한 뒤 실외 열교환기는 자동차의 주행시 발생되는 외기를 유도하여 자연풍으로 냉각시키고, 일부 외기를 상기 실내 열교환기로 유도하여 실내공기와 함께 공냉되도록 하면 밀폐된 실내 공기를 쾌적하게 만들 수 있다.

그리고 상기 실외 및 실내 열교환기의 사이에 열전소자를 설치하여 이들을 연결하는 냉매체관이 열전소자에서 적극적으로 냉각되도록 하면 냉매체의 온도를 항상 낮게 유지시킬 수 있으므로 자동차가 정차되어 외기를 도입할 수 없더라도 실내온도를 상온 20℃ 내외로 유지시킬 수 있으므로 종래 냉동사이클장치를 가동시킬 때 보다 연료를 절약할 수 있으며, 과냉방에 따른 부작용도 해소할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치의 단면도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치의 냉매체 회로도 이다. 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치는 자동차 지붕(10)에 입구(11)와 출구(12)가 형성되고, 이들 입,출구(11)(12)는 자동차 지붕(10) 외부에서 덮이는 케이스(20)로 감싸진다.

상기 케이스(20)는 내부가 분리판(23)에 의해 실외 연통부(21)과 실내 연통부(22)로 구획되고 상기 실내 연통부(22)는 실내 열교환기(30)가 설치되어 상기 입,출구(11)(12)로 순환되는 실내 공기가 열교환되는 구조이며, 상기 실외 연통부(21)는 실외 열교환기(31)가 설치된다. 상기 케이스(20)의 전방으로 외기입구(24)가 형성되고 후방으로 외기출구(25)가 형성되어 자동차가 주행되는 동안 외기가 상기 실외 열교환기(31)를 통과하면서 냉각시킨다.

상기 실내,외 열교환기(30)(31)에는 냉매체가 순환되는 냉매체관(33)으로 연결되며, 이들 열교환기(30)(31)는 팬코일유니트 형태로 얇은 알루미늄 박판이 무수히 많이 형성되어 열교환효율을 높이는 구조로 일반화된 것이다.

상기 분리판(23)에는 열전소자(40)가 설치된다. 상기 열전소자(40)는 방열핀(43)을 갖는 방열부(41) 및 냉각핀(44)을 갖는 냉각부(42)가 서로 맞대어진 구조로써, 일반화된 것이다. 이러한 열전소자(40)의 냉각부(42)는 실내 연통부(22)로 노출시키고, 방열부(41)는 실외 연통부(21)로 노출시킨다.

그리고 상기 분리판(23)의 전방에는 통로(26)가 형성되어 상기 실외 연통부(21)로 유입되는 외기의 일부가 상기 실내 연통부(22)로 유도되도록 한다. 상기 통로(26)로 유도되는 일부 외기는 상기 실내 열교환기(30) 및 열전소자(40)의 냉각 부(42)에서 실외보다 온도가 떨어진 뒤 출구(22)를 거처 실내로 순환되고 다시 입구(11)로 흡입되면서 상기 실내 열교환기(30)로 순환되는 구조이며, 이때 실내 공기는 대류작용으로 자연스럽게 순환되어 냉풍이 발생되고 자동차 실내는 상온 20℃ 내외로 외기가 일부 유입되어 쾌적한 상태로 된다.

도 3은 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치용 열전소자의 사시도로써, 상기 열전소자(40)의 방열부(41) 및 냉각부(42)에 형성된 방열핀(43)과 냉각핀(44)은 바람의 방향과 나란하게 일렬로 다수개 세워진 박판의 형태이며, 특히 상기 냉각부(42)에는 상기 냉매체관(33)의 일부가 상기 냉각핀(44)을 피해 지그재그 형태로 배관되어 밀착된 구조를 갖는다. 따라서 상기 실내,외 열교환기(30)(31)로 순환되는 냉매체가 상기 냉각부(42)를 지나면서 냉각된다. 미설명부호 13 및 14는 입,출구(11)(12)에 설치된 필터이고, 32는 냉매체를 순환시키는 순환펌프이며, 50 및 51은 자동차의 정차시 실외 열교환기(31)의 방열 및 실내 열교환기(30)의 공냉을 위한 팬 및 모터이다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 동작과정은 다음과 같다.

먼저 열전소자(40) 및 순환펌프(32)를 작동시키면 실내,외 열교환기(30)(31) 내부로 냉매체가 순환되고 이 과정에서 열전소자(40)를 거치면서 냉각된다. 이 상태에서 자동차가 주행되면 외기가 외기입구(24)를 거쳐 케이스(20) 내부로 유입된 뒤 실외 연통부(21)에 설치된 실외 열교환기(31)를 통과하는데, 상기 실외 열교환기(31)에는 냉매체관(33)이 배관되어 있으므로 냉매체는 바람에 의해 방열되어 냉각되고 상기 실내 열교환기로(30)로 향한다. 그리고 열전소자(40)의 방열부(41)는 외기에 의해 방열된다.

또한 상기 케이스(20) 내부로 유입된 외기의 일부는 통로(26)를 따라 실내 연통부(22)로 유도된 뒤 상기 열전소자(40)의 냉각부(42) 에서 냉각되고, 상기 실내 열교환기(30)에 배관된 냉매체관(33)을 순환하는 냉매체에 의해 추가로 냉각되어 냉풍으로 된 뒤 출구(12)를 따라 실내로 방출된다. 실내로 토출되는 냉풍은 대류작용에 의해 상기 입구(11)를 거쳐 상기 실내 연통부(22)로 순환되면서 외기와 혼합된 뒤 순환되는 과정을 반복한다. 따라서 실내공기는 외기가 도입되어 냉풍으로 변한 뒤 실내로 순환되는 구조로서 약 20℃ 내외로 선풍기 바람보다 시원하고 에어컨 바람보단 약하므로 과냉방이 방지되고 외기가 도입되므로 밀폐된 실내를 쾌적하게 유지시킨다.

또한 자동차가 정차중일 때는 상기 모터(51)로 팬(50)을 가동시켜 상기 실외 열교환기(31)를 강제로 냉각시키고 외기 일부를 상기 실내 열교환기(30)로 보내 실내 공기가 계속 순환되면서 냉풍이 발생되도록 한다.

도 4는 본 발명 다른 실시예의 냉풍발생장치의 단면도로써, 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 상기 케이스(20) 내부가 분리판(23)에 의해 실외 연통부(21)와 실내 연통부(22)로 완전 분리되어 외기가 실내 연통부(22)에 유입되지 않도록 차단한 것이다. 그리고 실내 연통부(22)에는 실내 공기를 순환시키는 순환팬(60) 및 모터(61)를 설치하여 실내 열교환기(30) 및 냉각부(42)에서 실내 공기가 냉각되어 냉풍으로 만들어 지도록 한 차이가 있다.

또한 선택적으로 외기를 실내에 도입하여 쾌적하게 하기 위해 상기 분리 판(23)의 일부에 외기도입구멍(71)을 천공하고 이를 개폐기(70)로 개폐시키는 구성이 추가된다.

이처럼 구성된 본 발명 다른 실시예의 냉풍발생장치는 외기를 이용하여 실내 공기를 순환시키는 구조가 아니고 송풍팬(60)을 이용하여 실내 공기를 강제적으로 순환시키는 구조이다. 따라서 외기 온도가 높은 지역에서 사용하면 효과적이다. 즉 외기를 실내로 순환시키다 보면 온도를 낮추기 위해 열전소자(40)를 계속 가동시켜야 되므로 필요열량이 많이 소모되는 본 발명 한 실시예의 단점을 보완할 수 있다.

또한 밀폐된 실내의 환기 목적으로 상기 개폐기(70)를 모터로 작동시키면 외기도입구멍(71)이 열리면서 외기가 제한적으로 실내 연통부(22)로 유도되어 실내로 순환되므로 필요에 따라 실내를 쾌적하게 만들 수 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치의 단면도

도 2는 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치의 냉매체 회로도

도 3은 본 발명 한 실시예의 냉풍발생장치용 열전소자의 사시도

도 4는 본 발명 다른 실시예의 냉풍발생장치의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 자동차 지붕 11 : 입구

12 : 출구 20 : 케이스

21 : 실외 연통부 22 : 실내 연통부

23 : 분리판 24 : 외기입구

25 : 외기출구 26 : 통로

30 : 실내 열교환기 31 : 실외 열교환기

32 : 순환펌프 33 : 냉매체관

40 : 열전소자 41 : 방열부

42 : 냉각부 43 : 방열핀

44 : 냉각핀 50 : 팬

60 : 순환팬 70 : 개폐기

Claims (4)

1. 자동차 지붕의 외부에는 외기가 통과하는 외기입구 및 외기출구가 형성된 케이스가 구비되고,

   상기 자동차 지붕에는 상기 케이스에 덮이도록 실내 공기가 순환되는 입,출구가 형성되며,

   상기 케이스 내부에는 상기 입,출구 및 상기 외기입,출구를 구획하여 냉매체가 순환되는 실내,외 열교환기가 각각 다른 공간에 설치되도록 실내 연통부 및 실외 연통부를 만드는 분리판이 구비되고,

   상기 분리판에는 상기 냉매체가 순환되는 냉매체관을 냉각시키는 열전소자가 구비되며,

   상기 분리판의 전방에는 자동차의 주행시 상기 외기입구로 유입되어 상기 실외 열교환기 및 열전소자를 냉각시키는 바람의 일부를 상기 실내 연통부로 유도하여 상기 열전소자 및 실내 열교환기에서 공냉되고 실내로 순환되면서 냉풍이 발생되도록 하는 통로가 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 냉풍발생장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전소자의 냉각부는 상기 실내 연통부로 통하여 외기 및 실내공기를 냉각시키고, 상기 열전소자의 방열부는 상기 실외 연통부로 통하여 외기에 의해 공냉되어 방열되도록 하며,

   상기 케이스의 전방 내부에는 팬 및 모터가 설치되어 자동차의 정차시 바람을 강제로 일으켜 상기 실외 열교환기 및 방열부를 공냉시키고 일부 바람을 상기 통로로 유도하여 실내 공기가 순환되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 냉풍발생장치.
3. 자동차 지붕의 외부에는 외기가 통과하는 외기입구 및 외기출구가 형성된 케이스가 구비되고,

   상기 자동차 지붕에는 상기 케이스에 덮이도록 실내 공기가 순환되는 입,출구가 형성되며,

   상기 케이스 내부에는 상기 입,출구 및 상기 외기입,출구를 구획하여 냉매체가 순환되는 실내,외 열교환기가 각각 다른 공간에 설치되도록 실내 연통부 및 실외 연통부를 만드는 분리판이 구비되고,

   상기 분리판에는 상기 냉매체가 순환되는 냉매체관을 냉각시키는 열전소자가 구비되며,

   상기 실내 연통부에는 순환팬 및 모터가 설치되어 실내공기가 상기 열전소자 및 실내 열교환기에서 공냉되어 냉풍이 발생되고 자동차의 주행시 외기가 상기 외기 입구로 유도되어 바람에 의해 상기 실외 열교환기 및 열전소자가 방열되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 냉풍발생장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 열전소자의 냉각부는 상기 실내 연통부로 통하여 실내공기를 냉각시키고, 상기 열전소자의 방열부는 상기 실외 연통부로 통하여 외기에 의해 공냉되어 방열되도록 하며,

   상기 케이스의 전방 내부에는 팬 및 모터가 설치되어 자동차의 정차시 바람을 강제로 일으켜 상기 실외 열교환기 및 방열부를 공냉시키며,

   상기 분리판의 전방에는 외부와 통하는 외기도입구멍이 개폐기에 의해 선택적으로 개폐되어 외기가 실내로 유도되어 밀페된 실내를 쾌적하게 한 것을 특징으로 하는 자동차의 냉풍발생장치.

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