KR20140027584A - Air conditioner apparatus for vehicle - Google Patents

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KR20140027584A
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오만주
박재우
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to an air conditioning apparatus for a vehicle. An air conditioning apparatus for a vehicle according to the present invention is not to use a refrigerant so that quality problems and environmental pollution problems due to the use of the refrigerant can be solved; and is to minimize required power consumption and power loss in cooling and heating so that the mileage of the vehicle can be largely improved. [Reference numerals] (18) Water pump; (26) Controller; (AA) Indoor; (BB) Outdoor air; (CC) Outdoor

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER APPARATUS FOR VEHICLE}Automotive air conditioning unit {AIR CONDITIONER APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매를 사용하지 않고 차량의 냉방 및 난방 시스템을 구현할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 기술이다.
The present invention relates to a vehicle air conditioner, and more particularly, to a vehicle air conditioner that can implement a cooling and heating system of a vehicle without using a refrigerant.

일반적인 차량의 공조장치는 주위의 각종 변화에 따른 실내의 온도 및 습도와 공기의 환경을 승객의 욕구에 맞도록 적절히 유지시켜 줌으로써 승객에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3), 증발기(4)를 포함한 구성으로 되어 있다.A general vehicle air conditioner is a device that can give a comfortable feeling to the passenger by properly maintaining the temperature and humidity of the room and the environment of the air according to various changes of the surroundings to meet the needs of the passenger, as shown in Figure 1 The compressor 1, the condenser 2, the expansion valve 3, and the evaporator 4 is configured.

종래의 공조장치는 냉매를 이용해서 냉방을 실시하고, PTC 히터(positivetemperature coefficient heater)를 사용해서 공기를 가열 난방하는 시스템으로, 압축기(1)와 같은 기계적 동력이 필요하고, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 냉난방을 행함으로써 기계적 손실 뿐만 아니라 기계 부품으로 인한 품질 문제 및 냉매 리크(leak)에 의한 품질문제가 지속적으로 야기되는 단점이 있다.A conventional air conditioner is a system for cooling by using a refrigerant and heating and heating air using a PTC temperature (positive temperature coefficient heater), which requires mechanical power such as the compressor 1, and converts electrical energy into mechanical energy. By converting and heating and cooling, not only mechanical loss but also quality problems due to mechanical parts and quality problems due to refrigerant leaks are continuously caused.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

대한민국공개특허공보 10-2011-0023298호.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0023298.

이에 본 발명은 상기한 바의 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 냉매를 사용하지 않고 차량의 냉방 및 난방 시스템을 구현할 수 있도록 함으로써 냉매 사용에 따른 품질문제 및 환경문제를 개선할 수 있도록 하고, 냉난방시 소모되는 동력손실을 최소화해서 차량의 주행거리를 크게 개선할 수 있는 차량용 공조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages, to realize the cooling and heating system of the vehicle without using the refrigerant to improve the quality problems and environmental problems caused by the use of refrigerant, and heating and cooling It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner that can greatly improve the mileage of the vehicle by minimizing power consumption.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 공조장치는, 블로워를 구비한 공조유닛내에 설치된 펠티어모듈 및 냉각코어; 액체 질소를 보관하는 질소탱크; 상기 질소탱크에 일단이 연결되고 타단은 상기 냉각코어를 경유해서 실외와 연결되도록 설치된 질소라인; 상기 질소라인에 설치되어서 액체질소를 기체질소로 기화시키는 질소증발기; 상기 질소증발기와 상기 펠티어모듈 및 워터펌프를 순환하는 메인냉각수라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle air conditioner including: a Peltier module and a cooling core installed in an air conditioner unit having a blower; A nitrogen tank for storing liquid nitrogen; A nitrogen line having one end connected to the nitrogen tank and the other end connected to the outside via the cooling core; A nitrogen evaporator installed in the nitrogen line to vaporize liquid nitrogen into gaseous nitrogen; And a main cooling water line circulating the nitrogen evaporator, the peltier module and the water pump.

상기 질소탱크와 질소증발기사이에 존재하는 상기 질소라인에 설치되어서 상기 질소증발기로 공급되는 질소의 유량을 제어하는 질소밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further comprises a nitrogen valve which is installed in the nitrogen line existing between the nitrogen tank and the nitrogen evaporator to control the flow rate of nitrogen supplied to the nitrogen evaporator.

상기 워터펌프와 질소증발기사이에 존재하는 상기 메인냉각수라인과 연결되도록 설치된 폐회로 순환라인인 보조냉각수라인; 상기 보조냉각수라인과 연결되도록 설치된 외부쿨러 또는 배터리냉각라인; 및 상기 보조냉각수라인으로 냉각수가 순환하는 것을 제어할 수 있도록 상기 보조냉각수라인에 설치된 냉각수밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.An auxiliary cooling water line which is a closed circuit circulation line installed to be connected to the main cooling water line existing between the water pump and the nitrogen evaporator; An external cooler or battery cooling line installed to be connected to the auxiliary cooling water line; And a cooling water valve installed in the auxiliary cooling water line so as to control the circulation of the cooling water to the auxiliary cooling water line.

상기 질소밸브와 상기 냉각수밸브 및 상기 펠티어모듈의 동작을 제어하는 기능을 구비한 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a controller having a function of controlling operations of the nitrogen valve, the cooling water valve, and the peltier module.

상기 공조유닛에는 외부공기가 유입되는 흡입구 및 실내로 공기를 배출하는 토출구가 구비되고; 상기 유입구측에 상기 블로워가 설치되고; 상기 배출구측에 상기 펠티어모듈과 냉각코어가 설치된 것을 특징으로 한다.
The air conditioning unit is provided with an inlet for introducing external air and a discharge port for discharging air into the room; The blower is installed at the inlet side; The Peltier module and the cooling core is installed on the outlet side.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 냉매를 사용하지 않는 구성으로 냉매 사용에 따른 품질문제 및 환경오염 문제를 개선할 수 있게 되고, 냉방 및 난방시 소요되는 전력소모 및 동력손실을 최소화할 수 있게 됨에 따라 차량의 주행거리를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the air conditioner for a vehicle according to the present invention, it is possible to improve the quality problems and environmental pollution problems caused by the use of the refrigerant in a configuration that does not use the refrigerant, to minimize the power consumption and power loss required during cooling and heating As a result, the driving distance of the vehicle can be greatly improved.

도 1은 종래 차량용 공조장치의 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성으로 냉방모드시의 도면,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 공조장치의 난방모드시와 제습모드시의 도면이다.1 is a view of a conventional vehicle air conditioner,
2 is a view of the air conditioner in the configuration of the vehicle air conditioner according to the present invention,
3 and 4 are views of a heating mode and a dehumidification mode of the air conditioning apparatus according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 공조장치에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a vehicle air conditioner according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도 2에 도시된 바와 같이 블로워(11)를 구비한 공조유닛(12; HVAC UNIT, Heating Ventilating and Air Conditioning UNIT)내에 설치된 펠티어모듈(13) 및 냉각코어(14), 액체 질소를 보관하는 질소탱크(15), 상기 질소탱크(15)에 일단이 연결되고 타단은 상기 냉각코어(14)를 경유해서 실외와 연결되도록 설치된 질소라인(16), 상기 질소라인(16)에 설치되어서 액체질소를 기체질소로 기화시키는 질소증발기(17), 상기 질소증발기(17)와 상기 펠티어모듈(13) 및 워터펌프(18)를 순환하는 메인냉각수라인(19)을 포함하는 구성이다.As shown in FIG. 2, the vehicle air conditioner according to the present invention has a Peltier module 13 and a cooling core 14 installed in an air conditioning unit 12 having a blower 11 (HVAC UNIT, Heating Ventilating and Air Conditioning UNIT). , A nitrogen tank 15 storing liquid nitrogen, one end of which is connected to the nitrogen tank 15 and the other end of which is connected to the outside via the cooling core 14, and a nitrogen line 16 and the nitrogen line 16. And a main cooling water line (19) circulating through the nitrogen evaporator (17), the nitrogen evaporator (17) and the Peltier module (13), and the water pump (18) installed in the evaporator. to be.

상기 펠티어모듈(13)은 전기를 공급하면 한쪽은 냉각되고 반대쪽은 가열되는 열전소자로, 일명 펠티어(Peltier)소자라고 한다.The Peltier module 13 is a thermoelectric element on which one side is cooled and the other side is heated when electricity is supplied, which is called a Peltier element.

상기 냉각코어(14)는 질소증발기(17)를 통해 1차 냉각된 기체질소를 추가로 2차 냉각시키기 위해 사용되는 보조증발기이다.The cooling core 14 is a secondary evaporator used for further secondary cooling of the gaseous nitrogen primary cooled through the nitrogen evaporator 17.

상기 공조유닛(12)에는 외부공기가 유입되는 흡입구(12a) 및 실내로 공기를 배출하는 토출구(12b)가 구비되고, 상기 흡입구(12a)에서 토출구(12b)를 향하여 블로워(11), 냉각코어(14), 펠티어모듈(13)순으로 설치되거나 또는 블로워(11), 펠티어모듈(13), 냉각코어(14)순으로 설치될 수 있다.The air conditioning unit 12 includes a suction port 12a through which external air is introduced and a discharge port 12b for discharging air into the room, and the blower 11 and the cooling core toward the discharge port 12b from the suction port 12a. 14 may be installed in the order of the Peltier module 13 or blower 11, the Peltier module 13, the cooling core 14 in order.

상기 메인냉각수라인(19)은 질소증발기(17)와 펠티어모듈(13)과 워터펌프(18)를 순환하는 폐회로라인으로, 상기 펠티어모듈(13) 전단에 상기 질소증발기(17)가 설치되고, 상기 펠티어모듈(13) 후단에 상기 워터펌프(18)가 설치된다.The main cooling water line 19 is a closed circuit line circulating the nitrogen evaporator 17, the peltier module 13, and the water pump 18, and the nitrogen evaporator 17 is installed in front of the peltier module 13. The water pump 18 is installed at the rear end of the Peltier module 13.

상기 질소탱크(15)에서 질소증발기(17)로 공급된 액체질소는 상기 질소증발기(17)를 통과하면서 1차 흡열과정을 통해 기체질소로 상변화되고, 이때 상기 질소증발기(17)를 통과하는 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 냉각이 이루어지게 된다.The liquid nitrogen supplied from the nitrogen tank 15 to the nitrogen evaporator 17 is phase-changed into gaseous nitrogen through a first endothermic process while passing through the nitrogen evaporator 17, where the nitrogen evaporator 17 passes through the nitrogen evaporator 17. The cooling water of the main cooling water line 19 is cooled.

상기 질소증발기(17)를 통과한 질소라인(16)내의 기체질소는 냉각코어(14)를 통과하면서 2차 흡열과정을 거치게 되며, 이 과정에서 블로워(11)를 통과한 외기는 1차적으로 냉각이 이루어지게 된다.The gaseous nitrogen in the nitrogen line 16 passing through the nitrogen evaporator 17 undergoes a second endothermic process while passing through the cooling core 14. In this process, the outside air passing through the blower 11 is primarily cooled. This is done.

상기 질소증발기(17)를 통과하면서 냉각된 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 펠티어모듈(13)을 통과하면서 가열되고, 동시에 냉각코어(14)를 통과하면서 1차 냉각된 외기는 펠티어모듈(13)을 통과하면서 2차 냉각된 후 토출구(12b)를 통해 실내로 토출이 된다.The cooling water of the main cooling water line 19 cooled while passing through the nitrogen evaporator 17 is heated while passing through the Peltier module 13, and at the same time, the outdoor air that is first cooled while passing through the cooling core 14 is the Peltier module 13. After passing through the secondary cooling is discharged to the room through the discharge port (12b).

그리고, 펠티어모듈(13)을 통과하면서 가열된 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 상기 질소증발기(17)를 통과하면서 냉각되는 폐경로를 따라 순환하게 된다.Then, the cooling water of the main cooling water line 19 heated while passing through the Peltier module 13 is circulated along the closed path that is cooled while passing through the nitrogen evaporator 17.

또한, 본 발명에 따른 공조장치는 상기 질소탱크(15)와 질소증발기(17)사이에 존재하는 상기 질소라인(16)에 설치되어서 상기 질소증발기(17)로 공급되는 질소의 유량을 제어하는 질소밸브(21); 상기 워터펌프(18)와 질소증발기(17)사이에 존재하는 상기 메인냉각수라인(19)과 연결되도록 설치된 폐회로 순환라인인 보조냉각수라인(22); 상기 보조냉각수라인(22)과 연결되도록 설치된 외부쿨러(23) 또는 배터리냉각라인(24); 상기 보조냉각수라인(22)으로 냉각수가 순환하는 것을 제어할 수 있도록 상기 보조냉각수라인(22)에 설치된 냉각수밸브(25); 및 상기 질소밸브(21)와 상기 냉각수밸브(25) 및 상기 펠티어모듈(13)의 동작을 제어하는 기능을 구비한 제어기(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the air conditioner according to the present invention is installed in the nitrogen line 16 existing between the nitrogen tank 15 and the nitrogen evaporator 17 to control the flow rate of nitrogen supplied to the nitrogen evaporator 17 Valve 21; An auxiliary cooling water line 22 which is a closed circuit circulation line installed to be connected to the main cooling water line 19 existing between the water pump 18 and the nitrogen evaporator 17; An external cooler 23 or battery cooling line 24 installed to be connected to the auxiliary cooling water line 22; A coolant valve 25 installed in the sub coolant line 22 to control the circulation of the coolant to the sub coolant line 22; And a controller 26 having a function of controlling operations of the nitrogen valve 21, the coolant valve 25, and the Peltier module 13.

난방모드시 펠티어모듈(13)은 냉각수를 냉각시키고 동시에 공기는 가열시키게 되는 바, 이에 따라 펠티어모듈(13)을 통과한 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 차갑게 냉각된 상태가 된다.In the heating mode, the Peltier module 13 cools the cooling water and simultaneously heats the air. Accordingly, the cooling water of the main cooling water line 19 passing through the Peltier module 13 becomes cool.

따라서, 차가워진 냉각수를 메인냉각수라인(19)으로 그냥 순환시키지 않고 보조냉각수라인(22)으로 흘려보내게 되는 바, 그러면 외부쿨러(23)인 라디에이터로 차가워진 냉각수가 공급되어서 엔진의 워터재킷으로 공급되는 냉각수를 추가로 냉각시킬 수 있게 되거나 또는 EV, HEV 차량에서는 보조냉각수라인(22)의 냉각수를 배터리냉각라인(24)으로 보내서 고온의 배터리모듈을 냉각시키는데에 사용할 수 있게 된다.Therefore, the cold coolant is not simply circulated to the main coolant line 19 but flows to the auxiliary coolant line 22. Then, the coolant supplied to the radiator, which is the external cooler 23, is supplied to the engine water jacket. The cooling water supplied can be further cooled, or in the EV or HEV vehicle, the cooling water of the auxiliary cooling water line 22 can be sent to the battery cooling line 24 to be used to cool the high temperature battery module.

그리고, 외부쿨러(23)나 또는 배터리냉각라인(24)을 통과하면서 가열된 고온의 냉각수는 보조냉각수라인(22)과 메인냉각수라인(19)을 통해 펠티어모듈(13)로 공급되고, 상기 펠티어모듈(13)을 통과하면서 다시 냉각된 냉각수는 폐경로를 따라 재순환하게 된다.
Then, the hot coolant heated while passing through the external cooler 23 or the battery cooling line 24 is supplied to the Peltier module 13 through the auxiliary coolant line 22 and the main coolant line 19, and the Peltier Cooling water that is cooled again while passing through the module 13 is recycled along the closed path.

이하, 본 발명 공조장치의 작용에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the air conditioner of the present invention will be described.

도 2는 냉방모드시의 상태로, 이때 냉각수밸브(25)는 오프(OFF)상태이며, 이에 따라 메인냉각수라인(19)은 보조냉각수라인(22)과 연결되지 않은 상태이다.2 is a state in the cooling mode, in which the coolant valve 25 is OFF, and thus the main coolant line 19 is not connected to the auxiliary coolant line 22.

냉방모드시 초기 더워진 실내공기를 냉각시키기 위해서는 펠티어모듈(13)의 냉각작용만으로는 공기를 빠르게 냉각시키기가 쉽지 않으며, 이에 따라 실내로 토출되는 공기의 빠른 냉각을 위해서는 저온의 냉각수가 필요하다.In order to cool the room air initially warmed in the cooling mode, it is not easy to quickly cool the air only by the cooling action of the Peltier module 13, and thus, low-temperature cooling water is required for rapid cooling of the air discharged into the room.

이를 위해 냉방모드시 질소밸브(21)는 온(ON)상태가 되고, 질소탱크(15)에서 질소증발기(17)로 공급된 액체질소는 질소증발기(17)를 통과하면서 1차 흡열과정을 통해 기체질소로 상변화되며, 이때 질소증발기(17)를 통과하는 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 냉각이 이루어지게 된다.To this end, in the cooling mode, the nitrogen valve 21 is turned on, and the liquid nitrogen supplied from the nitrogen tank 15 to the nitrogen evaporator 17 passes through the nitrogen evaporator 17 through a first endothermic process. Phase change to gaseous nitrogen, wherein the cooling water of the main cooling water line 19 passing through the nitrogen evaporator 17 is cooled.

그리고, 상기 질소증발기(17)를 통과한 질소라인(16)내의 기체질소는 냉각코어(14)를 통과하면서 2차 흡열과정을 거치게 되며, 이 과정에서 블로워(11)를 통과한 외기는 1차적으로 냉각이 이루어지게 된다.In addition, the gaseous nitrogen in the nitrogen line 16 passing through the nitrogen evaporator 17 undergoes a second endothermic process while passing through the cooling core 14. In this process, the outside air passing through the blower 11 is primarily Cooling is achieved.

상기 질소증발기(17)를 통과하면서 냉각된 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 펠티어모듈(13)을 통과하면서 가열되고, 동시에 냉각코어(14)를 통과하면서 1차 냉각된 외기는 펠티어모듈(13)을 통과하면서 2차 냉각된 후 토출구(12b)를 통해 실내로 토출이 된다.The cooling water of the main cooling water line 19 cooled while passing through the nitrogen evaporator 17 is heated while passing through the Peltier module 13, and at the same time, the outdoor air that is first cooled while passing through the cooling core 14 is the Peltier module 13. After passing through the secondary cooling is discharged to the room through the discharge port (12b).

따라서, 실내로 토출되는 공기는 냉각코어(14)를 통과하면서 1차 냉각되고 펠티어모듈(13)을 통과하면서 2차 냉각된 공기가 최종적으로 토출됨에 따라, 빠른 시간내에 실내온도를 원하는 온도로 냉방시킬 수 있게 된다.Therefore, the air discharged into the room is first cooled while passing through the cooling core 14, and the second cooled air is finally discharged while passing through the Peltier module 13, thereby cooling the room temperature to a desired temperature within a short time. You can do it.

한편, 냉방의 속효성이 필요한 경우에는 냉각코어(14)의 역할을 향상시키면 되는 바, 이를 위해 질소밸브(21)를 조절해서 질소증발기(17)로 공급되는 질소의 유량을 증대시키면 되고, 반대로 안정된 구간에서는 질소의 공급유량이 최소가 되게 질소유량을 제어하면 된다.On the other hand, when the fastness of cooling is required, the role of the cooling core 14 may be improved. For this purpose, the nitrogen valve 21 may be adjusted to increase the flow rate of nitrogen supplied to the nitrogen evaporator 17. In the section, the nitrogen flow rate may be controlled to minimize the supply flow rate of nitrogen.

상기 펠티어모듈(13)은 냉각효율이 가장 좋은 상태가 되는 전압으로 제어가 되고, 냉각수 온도는 실내로 토출되는 공기의 목표온도에 따라 질소의 유량 조절을 통해 제어하면 된다.The Peltier module 13 is controlled to a voltage that is the state of the best cooling efficiency, the cooling water temperature may be controlled by adjusting the flow rate of nitrogen in accordance with the target temperature of the air discharged into the room.

따라서, 본 발명은 펠티어모듈(13)의 최적 효율구간에서 냉방을 실시할 수 있게 됨으로써 전력소모를 최소할 수 있게 되고, 또한 압축기와 같이 동력손실이 큰 기계적 부품을 사용하지 않음에 따라 EV(Electric Vehicle) 또는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 차량인 경우 주행거리를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the present invention enables cooling in the optimum efficiency section of the Peltier module 13, thereby minimizing the power consumption, and also avoids the use of mechanical components with high power loss such as compressors. Vehicle or HEV (Hybrid Electric Vehicle) vehicle has the advantage that can significantly improve the mileage.

또한, 본 발명은 냉매를 사용하지 않음에 따라 환경오염 문제를 개선할 수 있는 장점도 있다.In addition, the present invention has the advantage that can improve the environmental pollution problem by not using a refrigerant.

도 3은 난방모드시의 상태로, 이때 질소밸브(21)는 오프(OFF)상태로 질소탱크(15)의 액체질소는 질소증발기(17)로 공급되지 않는 상태이고, 또한 냉각수밸브(25)는 온(ON)상태로 이에 따라 메인냉각수라인(19)은 보조냉각수라인(22)과 연결된 상태이다.3 is a state in the heating mode, in which the nitrogen valve 21 is in an OFF state, and the liquid nitrogen of the nitrogen tank 15 is not supplied to the nitrogen evaporator 17, and the cooling water valve 25 is also provided. Is in an ON state, and thus the main coolant line 19 is connected to the auxiliary coolant line 22.

난방모드시 펠티어모듈(13)에 전력이 공급되고 발열된 열량은 블러워(11)를 통과한 공기에 전달되어 공기를 가열시키게 되며, 동시에 메인냉각수라인(19)의 냉각수를 냉각시키게 되는 바, 이에 따라 펠티어모듈(13)을 통과한 메인냉각수라인(19)의 냉각수는 냉각된 상태가 된다.In the heating mode, the electric power is supplied to the Peltier module 13 and the heat generated is transferred to the air passing through the blower 11 to heat the air, and at the same time to cool the cooling water of the main cooling water line 19. Accordingly, the cooling water of the main cooling water line 19 passing through the Peltier module 13 is cooled.

따라서, 냉각된 냉각수는 워터펌프(18)의 동작에 의해 보조냉각수라인(22)으로 공급되는 바, 상기 보조냉각수라인(22)의 냉각수는 외부쿨러(23)인 라디에이터로 공급되어서 엔진의 워터재킷으로 공급되는 냉각수를 추가로 냉각시킬 수 있게 되거나, 또는 EV, HEV 차량의 경우 보조냉각수라인(22)의 냉각수를 배터리냉각라인(24)으로 보내서 고온의 배터리모듈을 냉각시키는 데에 사용할 수 있게 된다.Therefore, the cooled coolant is supplied to the subcoolant line 22 by the operation of the water pump 18, and the coolant of the subcoolant line 22 is supplied to the radiator, which is the external cooler 23, to provide a water jacket of the engine. Cooling water supplied to the cooling system can be further cooled, or in the case of EV and HEV vehicles, the cooling water of the auxiliary cooling water line 22 can be sent to the battery cooling line 24 to be used to cool the high temperature battery module. .

그리고, 외부쿨러(23)나 또는 배터리냉각라인(24)을 통과하면서 가열된 고온의 냉각수는 다시 메인냉각수라인(19)을 통해 펠티어모듈(13)로 공급되고, 상기 펠티어모듈(13)을 통과하면서 냉각된 냉각수는 전술한 폐경로를 따라 재순환하게 된다.Then, the hot coolant heated while passing through the external cooler 23 or the battery cooling line 24 is supplied to the Peltier module 13 through the main coolant line 19 again, and passes through the Peltier module 13. The cooling water cooled while being recycled along the above-described closed path.

상기 보조냉각수라인(22)으로 공급되는 냉각수 유량은 냉각수밸브(25)의 제어를 통해 제어할 수 있으며, 이를 통해 열효율에 유리한 방향으로 선택해서 제어를 할 수 있게 된다.The cooling water flow rate supplied to the auxiliary coolant line 22 may be controlled by controlling the cooling water valve 25, and thus, the cooling water flow rate may be selected and controlled in a direction favorable to thermal efficiency.

따라서, 본 발명의 공조장치는 동력손실이 큰 PTC 히터를 사용하지 않고 난방을 실시할 수 있게 되는 바, 이를 통해 차량의 주행거리를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the air conditioner of the present invention can be heated without using a PTC heater having a large power loss, through which there is an advantage that can significantly improve the mileage of the vehicle.

도 4는 냉각 후 난방이 필요한 제습모드시의 상태로, 이때 질소밸브(21)와 냉각수밸브(25)는 모두 온(ON)상태를 이루고 있다.4 is a state in the dehumidification mode that requires heating after cooling, wherein both the nitrogen valve 21 and the coolant valve 25 are in an ON state.

따라서, 냉각코어(14)를 통해 미량의 질소가 유입되어 쿨링되고, 펠티어모듈(13)에 의해 난방이 이루어지며, 상기 냉각코어(14)에서 제습이 이루어지게 된다.Therefore, a small amount of nitrogen is introduced and cooled through the cooling core 14, heating is performed by the Peltier module 13, and dehumidification is performed in the cooling core 14.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 냉매를 사용하지 않는 구성으로 냉매 사용에 따른 품질문제 및 환경오염 문제를 개선할 수 있는 장점이 있고, 냉방 및 난방시 소요되는 전력소모 및 동력손실을 최소화할 수 있게 됨에 따라 차량의 주행거리를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the vehicle air conditioner according to the present invention has an advantage of improving the quality problems and environmental pollution problems caused by the use of the refrigerant with the configuration that does not use the refrigerant, and reduces power consumption and power loss required during cooling and heating. As it can be minimized, there is an advantage that can greatly improve the mileage of the vehicle.

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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

11 - 블로워 12 - 공조유닛
13 - 펠티어모듈 14 - 냉각코어
15 - 질소탱크 16 - 질소라인
17 - 질소증발기 18 - 워터펌프
19 - 메인냉각수라인11-Blowers 12-Air Conditioning Units
13-Peltier Module 14-Cooling Core
15-Nitrogen Tank 16-Nitrogen Line
17-Nitrogen Evaporator 18-Water Pump
19-Main cooling water line

Claims (5)

블로워(11)를 구비한 공조유닛(12)내에 설치된 펠티어모듈(13) 및 냉각코어(14);
액체 질소를 보관하는 질소탱크(15);
상기 질소탱크(15)에 일단이 연결되고 타단은 상기 냉각코어(14)를 경유해서 실외와 연결되도록 설치된 질소라인(16);
상기 질소라인(16)에 설치되어서 액체질소를 기체질소로 기화시키는 질소증발기(17);
상기 질소증발기(17)와 상기 펠티어모듈(13) 및 워터펌프(18)를 순환하는 메인냉각수라인(19);을 포함하는 차량용 공조장치.A Peltier module 13 and a cooling core 14 installed in the air conditioning unit 12 having the blower 11;
A nitrogen tank 15 for storing liquid nitrogen;
A nitrogen line 16 having one end connected to the nitrogen tank 15 and the other end connected to the outside via the cooling core 14;
A nitrogen evaporator (17) installed in the nitrogen line (16) to vaporize liquid nitrogen into gaseous nitrogen;
And a main cooling water line (19) for circulating the nitrogen evaporator (17), the peltier module (13) and the water pump (18). 청구항 1에 있어서,
상기 질소탱크(15)와 질소증발기(17)사이에 존재하는 상기 질소라인(16)에 설치되어서 상기 질소증발기(17)로 공급되는 질소의 유량을 제어하는 질소밸브(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.The method according to claim 1,
It further comprises a nitrogen valve 21 is installed in the nitrogen line 16 existing between the nitrogen tank 15 and the nitrogen evaporator 17 to control the flow rate of nitrogen supplied to the nitrogen evaporator 17. Vehicle air conditioner characterized in that. 청구항 2에 있어서,
상기 워터펌프(18)와 질소증발기(17)사이에 존재하는 상기 메인냉각수라인(19)과 연결되도록 설치된 폐회로 순환라인인 보조냉각수라인(22);
상기 보조냉각수라인(22)과 연결되도록 설치된 외부쿨러(23) 또는 배터리냉각라인(24); 및
상기 보조냉각수라인(22)으로 냉각수가 순환하는 것을 제어할 수 있도록 상기 보조냉각수라인(22)에 설치된 냉각수밸브(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.The method according to claim 2,
An auxiliary cooling water line 22 which is a closed circuit circulation line installed to be connected to the main cooling water line 19 existing between the water pump 18 and the nitrogen evaporator 17;
An external cooler 23 or battery cooling line 24 installed to be connected to the auxiliary cooling water line 22; And
Vehicle air conditioning apparatus further comprises a coolant valve (25) installed in the auxiliary coolant line (22) to control the circulation of the coolant to the auxiliary coolant line (22). 청구항 3에 있어서,
상기 질소밸브(21)와 상기 냉각수밸브(25) 및 상기 펠티어모듈(13)의 동작을 제어하는 기능을 구비한 제어기(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.The method of claim 3,
And a controller (26) having a function of controlling operations of the nitrogen valve (21), the coolant valve (25), and the Peltier module (13). 청구항 1에 있어서,
상기 공조유닛(12)에는 외부공기가 유입되는 흡입구(12a) 및 실내로 공기를 배출하는 토출구(12b)가 구비되고;
상기 유입구(12a)측에 상기 블로워(11)가 설치되고;
상기 배출구(12b)측에 상기 펠티어모듈(13)과 냉각코어(14)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.The method according to claim 1,
The air conditioning unit 12 includes a suction port 12a through which external air is introduced and a discharge port 12b through which air is discharged into the room;
The blower (11) is installed on the inlet (12a) side;
The air conditioning apparatus for the vehicle, characterized in that the Peltier module 13 and the cooling core 14 is installed on the outlet (12b) side.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829093B1 (en) * 2014-10-22 2018-03-29 주식회사 엘지화학 Cooling air flow control system and method for battery system
WO2023141484A1 (en) * 2022-01-21 2023-07-27 Praxair Technology, Inc. Supplemental refrigeration using nitrogen

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3681609A (en) * 1970-12-03 1972-08-01 Harold L Boese Non-pollution motors including cryogenic fluid as the motive means
US4226294A (en) * 1978-11-06 1980-10-07 R & D Associates Engine system using liquid air and combustible fuel
US5267446A (en) * 1992-11-27 1993-12-07 Thermo King Corp. Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US5259198A (en) * 1992-11-27 1993-11-09 Thermo King Corporation Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US5560212A (en) 1995-06-26 1996-10-01 Hansen; William L. Vehicle air conditioning system using liquid gas
JP2000335230A (en) * 1999-03-24 2000-12-05 Tgk Co Ltd Heating device for vehicle
JP4465903B2 (en) * 2000-04-28 2010-05-26 株式会社デンソー Air conditioner for vehicles
US6438990B1 (en) * 2000-06-12 2002-08-27 Jay K. Hertling Refrigeration system
US20020129613A1 (en) 2000-10-10 2002-09-19 Thermo King Corporation Cryogenic refrigeration unit suited for delivery vehicles
US6804996B2 (en) * 2003-03-18 2004-10-19 Edp Technical Services, Inc. Head gasket testing apparatus and method
US6845622B2 (en) * 2003-03-27 2005-01-25 Intel Corporation Phase-change refrigeration apparatus with thermoelectric cooling element and methods
US7380586B2 (en) * 2004-05-10 2008-06-03 Bsst Llc Climate control system for hybrid vehicles using thermoelectric devices
US7779639B2 (en) * 2006-08-02 2010-08-24 Bsst Llc HVAC system for hybrid vehicles using thermoelectric devices
US20080156009A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Whirlpool Corporation Variable capacity modular refrigeration system for kitchens
US7954331B2 (en) * 2008-04-08 2011-06-07 The Boeing Company Thermally-balanced solid state cooling
CN102264563A (en) * 2008-10-23 2011-11-30 Bsst有限责任公司 Multi-mode hvac system with thermoelectric device
JP5387302B2 (en) 2009-09-30 2014-01-15 住友電気工業株式会社 Group III nitride semiconductor laser device and method of manufacturing group III nitride semiconductor laser device

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