KR0184562B1 - 차량용 에어콘의 자동풍량조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 에어콘에 관한 것으로서, 종래에는 차량용 에어콘의 어느 한 개의 벤트를 통해서만 차가운 공기를 공급하다가 차량내부의 여러 방향을 냉방하기 위하여 여러개의 벤트를 통해 동시에 차가운 바람을 공급하는 경우 저속과 같은 풍량이 출력되어 실질적으로 차량용 에어콘의 냉방능력이 저하되므로 운전자가 수동작으로 풍량을 다시 조절해야 하는 문제점을 해소하기 위하여, 차량용 에어콘의 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)의 일측 소정부위에 개폐각도 검출센서(100)를 구비하여 상기 댐퍼들(14∼19)이 열려 있는 각도에 따라 소정의 검출신호를 발생하고, 상기 검출신호는 A/D 변환기(200)에서 변환되어 마이크로 콘트롤러(300)에 입력되고, 상기 마이크로 콘트롤러(300)에서는 상기 댐퍼들(14∼19)의 전체 개폐각도를 계산하며, 상기 계산결과에 따라 초기에 설정되어 있는 풍량을 상기 각각의 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도가 변화되더라도 자동적으로 조절하여 운전자가 한 개의 댐퍼가 오픈 시킨 상태에서 풍속을 설정한 후 갑자기 여러개의 댐퍼를 오픈시키더라도 항상 일정한 풍량을 유지하게 함으로써 차량용 에어콘의 냉방능력을 극대화하는 효과가 있다.

Description

차량용 에어콘의 자동풍량조절장치

본 발명은 차량에 구비되는 에어콘에 관한 것으로서, 차량의 에어콘으로부터 발생된 차가운 바람을 차량 내부에 유입시키는 댐퍼를 자동적으로 조절하여 차량의 어떠한 벤트가 열려 있는지와 상관없이 항상 일정한 풍량을 공급하는 차량용 에어콘의 자동풍량조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 실내는 계절과 기상조건 및 모든 주행조건 하에서도 언제나 쾌적한 상태로 있기를 원한다. 공기조화(에어 컨디셔닝, 공기조절 또는 에어콘이라 줄여서 사용한다)라는 것은 어느 장소의 온도, 습도, 공기의 청청함 및 공기의 흐름을 그 장소의 사용목적에 적합한 상태로 유지하는 것이라고 정의한다. 차량의 경우 혹한기의 옥외 방치 상태와 혹서기의 주차 상태에서 스타트, 주행중의 기상상황의 급변 등으로 건물용 에어컨과는 달리 조건이 매우 엄격하다. 더욱이, 차량용 에어콘의 열원동력은 엔진으로부터 공급 받기 때문에 차량의 주행상태에 따라 얻을 수 있는 열원이 변동하는 점도 제어하기 어렵게 된다. 차량에 요구되는 에어콘은 첫째로 혹서기의 주차 상태에서 가능한 한 빨리 차량의 실내가 쾌적한 온도에 도달하게 하는 급속 쿨다운과, 둘째로 한랭시에 엔진 시동 후 가능한 한 빨리 차량의 실내가 따뜻하게 하는 급속 웜업과, 정상 주행시에 기상상태와 주행상태에 좌우되지 않고 안정된 쾌적한 온도가 유지될 것과, 실내의 공기 흐름이 자연스럽고 정숙할 것과, 가능한 한 엔진의 연료 소비와 동력 성능에 영향을 주지 않는 등의 성능이 요구된다.

차량 실내의 공기조절은 냉매가 증발하는 잠열을 이용한다. 물체는 고체,액체,기체의 3가지 상태로 변할 때, 대량의 열량을 필요하게 되는데 이 상태의 변화에 필요한 열을 잠열이라고 한다, 압력이 일정하면 이 상태의 변화 중 물체의 온도는 변화하지 않는다. 냉매라는 것은 잠열의 교환을 실행하고 냉각 작용의 매체를 담당하는 물질로서 R12(CCl2F2),R22(CHClF2)가 대표적이며, 차량용 에어콘 및 룸 에어콘용으로 사용되는 냉매는 대기 오염을 방지하기 위해 프롬 사용규제에 대응하기 위한 대체 냉매의 개발이 필요하다.

도 1에 도시된 바와 같이 차량용 에어콘의 냉동싸이클에서 냉매는 가스상태에서 컴프레서(1)로 흡입·압축되고, 고온·고압(약 80℃, 15㎏/㎠)이 되어 콘덴서(응축기)(2)로 송출된다. 상기 콘덴서(2)를 통과하는 가스는 쿨링 팬(3)에 의해서 차량 밖의 공기를 받아들임으로써 냉각되어 응축된 잠열을 빼앗아 액화된다. 이 때의 온도는 약 60℃, 압력은 15㎏/㎠ 정도가 된다. 액화된 냉매는 리시버 드라이어(4)로 유입되어 가스와 액체가 분리된다. 액체냉매만이 팽창밸브(5)로 보내지고 여기에서 고압의 액체냉매는 급격하게 팽창되어 저온·저압의 안개 모양으로 된 냉매는 이배퍼레이터(증발기)(6)로 흘러간다. 상기 이배퍼레이터(6)에 들어온 냉매는 차량 실내의 공기로부터 증발하는데 필요한 잠열을 흡수하기 때문에 실내의 공기를 냉각시킴과 동시에 기화시켜 컴프레서(1)로 흡입된다.

이와같이 냉매는 냉동 싸이클 내를 반복해 순환되고, 차량의 실내 공기는 냉매가 기화될 때에 잠열을 빼앗겨 공기 중에 포함된 수분은 물로 방출되기 때문에 냉방공기는 제습된 건조공기가 된다.

또한, 차량용 에어콘은 도 2에 도시된 바와 같이 에어컨 어셈블리를 구성하는 인렛 유닛(10), 쿨러 유닛(20) 및 히터 유닛(30)은 인스트루먼트 패널의 내부에 설치된다. 풍향은 앞 좌석 승객의 상반신에 향하도록 인스트루먼트 패널의 좌우 및 중앙부에 사이드벤트(사이드 에어디퓨저)(41)과 센터벤트(센터 에어디퓨저)(42)가 설치된다. 뒷좌석의 거주성을 중시하는 고급승용차의 일부분에는 뒷자석의 승객을 위한 리어 벤트(43)를 설치한다. 프런트 디프로스터 노즐(44)은 윈드실드가, 도어에 설치된 사이드 디프로스터 노즐(45)은 사이드 윈도가 뿌옇게 흐려지는 현상과 결빙을 방지한다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 주로 온풍을 뿜어낼 목적의 프런트 피트(46)와 리어 피트(47)는 앞과 뒷좌석 승객의 발밑을 겨냥하여 좌우에 각각 승객의 발밑에 설치된다.

또한, 차량 실내에 어떻게 공기가 들어오는 방식은 도 3에 도시된 바와 같이 시로코 형 블로어 팬(11)을 모터로 구동시켜 공기를 흡수하는 에어 인렛 유닛(10)으로서 한쪽은 이배퍼레이터(6)로 구성되는 쿨러 유닛(20)에 접속되고, 다른 한쪽은 엔진의 온수를 순환시켜 공기와 열교환하는 히터 코어(일종의 라디에이터)(31)로 이루어지는 히터 유닛(30)에 접속되고 있다. 상기 블로어 팬(11)은 차량 밖의 공기(바깥 공기)(21) 혹은 실내의 공기(안의 공기)(22)를 빨아 들여 쿨러 유닛(20)으로 보내준다. 바깥 공기(21)와 실내 공기(22)의 변환은 댐퍼1(12)에 의해 이루어진다. 이배퍼레이터(6)를 통과한 공기는 잠열을 빼앗아 3∼5℃의 제습된 냉기가 되어 히터 유닛(30)으로 보낸다. 에어 믹스 댐퍼2(23)에 의해 냉기는 히터 코어(31)를 통과한 공기와 통과하지 않은 공기로 나뉘어 히터 유닛(30)의 챔버로 들어간다. 상기 에어 믹스 댐퍼2(13)는 차량의 실내로 들어오는 공기 온도를 결정하는 것이다. 즉, 히터 코어(31)의 통로를 차단하는 위치에 있을 때에는 최대냉방, 냉풍통로를 막는 위치에 있을 때에는 최대난방이 되며 그 중간 위치에서는 온풍과 냉풍이 혼합되어 중간 온도를 얻을 수 있다. 또한, 댐퍼3 ∼ 댐퍼7(14∼18)은 조절된 공기를 차량 실내의 어디로 배분할지를 결정한다. 상기 댐퍼들(14∼18)은 각각 독립적으로 작동하는 것이 아니라 일정한 관계를 가지고 연동되어 작동한다. 즉, 댐퍼3(14)이 열려 있을 때에는 센터와 사이드 벤트(41)및 리어 벤트(43)로, 댐퍼4(15)가 열려 있을 때에는 앞뒷 좌석의 발밑에 주로 온풍의 분출이, 댐퍼5(16)가 열려 있을 때에는 윈드실드 및 사이드 윈도에 분출되며, 댐퍼6(17)이 열려 있을 때에는 센터 벤트(42)에 분출되며, 댐퍼7(18)이 열려 있을 때에는 리어 벤트(43)로 분출되며, 댐퍼8(19)은 혹서기에 주차시 등 급속 냉방이 필요한 때에 열어 냉풍량의 증가를 꾀하는 것이다. 또한 댐퍼a ∼ 댐퍼d(32∼35)는 승객이 마음대로 여닫을 수 있는 보조 댐퍼이다.

그러나, 종래의 차량용 에어콘은 어느 한 개의 벤트를 통해서만 차가운 공기를 공급하다가 차량내부의 여러 방향을 냉방하기 위하여 여러개의 벤트를 통해 동시에 차가운 바람을 공급하는 경우 저속과 같은 풍량이 출력되어 실질적으로 차량용 에어콘의 냉방능력이 저하되므로 운전자가 수동작으로 풍량을 다시 조절해야 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 각각의 댐퍼의 일측 소정부위에 개폐각도 검출센서를 구비하여 상기 댐퍼들이 열려 있는 각도에 따라 소정의 검출신호를 발생하고, 상기 검출신호는 A/D 변환기에서 변환되어 마이크로 콘트롤러에 입력되고, 상기 마이크로 콘트롤러에서는 상기 댐퍼들의 전체 개폐각도를 계산하며, 상기 계산결과에 따라 초기에 설정되어 있는 풍량을 상기 각각의 댐퍼들의 개폐각도가 변화되더라도 자동적으로 항상 일정하게 조절하는 차량용 에어콘의 자동풍량조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 차량용 에어콘의 냉동 싸이클을 개략적으로 나타낸 도시도,

도 2는 종래의 차량의 인스트루먼트 패널 주위의 투시도,

도 3은 종래의 차량용 에어콘의 통풍경로를 개략적으로 나타내는 도시도,

도 4는 본 발명에 의한 차량용 에어콘의 자동풍량조절장치의 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 개폐각도 검출센서 200: A/D 변환기 300: 마이크로 콘트롤러 400: 풍량검출센서 500: 풍량조절스위치 600: 엑츄에이터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 실내에 차가운 바람을 공급하는 에어콘의 통풍경로상에 위치하며 바람의 양과 방향을 조절하는 각각의 댐퍼들과, 상기 각각의 댐퍼들의 일측 소정부위에 구비되어 있으며 상기 댐퍼들의 개폐각도를 검출하는 개폐각도 검출센서와, 상기 개폐각도 검출센서에서 발생하는 검출신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기에서 변환된 디지탈신호를 입력받아 일정한 제어과정을 거쳐 소정의 제어신호를 발생하는 마이크로 콘트롤러와, 차량용 에어콘의 풍량을 검출하여 소정의 검출신호를 발생하는 풍량검출센서와, 상기 마이크로 콘트롤러의 제어신호와 풍량검출센서의 검출신호를 입력받아 상기 댐퍼들의 개폐각도에 상관없이 항상 일정한 풍량을 발생하도록 소정의 제어신호를 발생하는 풍량조절스위치 및 상기 풍량조절스위치의 제어신호에 따라 블로어 팬의 회전속도를 조절하는 액츄에이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 차량의 실내에 차가운 바람을 공급하는 에어콘의 통풍경로상에 위치하며 바람의 양과 방향을 조절하는 댐퍼들의 일측 소정부위에 각각 구비되어 있는 개폐각도 검출센서들(100)에서 상기 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도를 검출하여 소정의 검출신호를 발생한다. 상기 여섯 개의 개폐각도 검출센서들(100)의 검출신호는 상기 개폐각도 검출센서들(100)에 각각 연결되어 있는 A/D 변환기(200)에서 디지탈신호로 변환되어 마이크로 콘트롤러(300)에 입력되고, 상기 마이크로 콘트롤러(300)에서는 상기 여섯개의 댐퍼(14∼19)의 개폐각도를 조합하여 소정의 제어신호를 발생한다.

또한, 차량용 에어콘의 블로어 팬(11)의 일측 소정부위에는 상기 블로어 팬(11)의 회전속도에 따라 변화하는 에어콘의 풍량을 검출하여 소정의 검출신호를 발생하는 풍량검출센서(400)가 구비되어 있다. 상기 마이크로 콘트롤러(300)의 제어신호와 풍량검출센서(400)의 검출신호는 풍량조절스위치(500)에 입력되고, 상기 풍량조절스위치(500)는 상기 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도에 상관없이 항상 일정한 풍속을 유지할 수 있도록 소정의 제어신호를 발생하여 블로어 팬(11)에 연결되어 있는 액츄에이터(600)를 구동하고, 상기 엑츄에이터(600)는 상기 블로어 팬(11)의 회전속도를 변화시켜 풍량을 조절한다.

위와 같이 본 발명에 의한 차량용 에어콘의 자동풍량조절장치는 차량용 에어콘의 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)의 일측 소정부위에 개폐각도 검출센서(100)를 구비하여 상기 댐퍼들(14∼19)이 열려 있는 각도에 따라 소정의 검출신호를 발생하고, 상기 검출신호는 A/D 변환기(200)에서 변환되어 마이크로 콘트롤러(300)에 입력되고, 상기 마이크로 콘트롤러(300)에서는 상기 댐퍼들(14∼19)의 전체 개폐각도를 계산하며, 상기 계산결과에 따라 초기에 설정되어 있는 풍량을 상기 각각의 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도가 변화되더라도 자동적으로 조절하여 운전자가 한 개의 댐퍼가 오픈 시킨 상태에서 풍속을 설정한 후 갑자기 여러개의 댐퍼를 오픈시키더라도 항상 일정한 풍량을 유지하게 함으로써 차량용 에어콘의 냉방능력을 극대화하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 차량용 에어콘에 있어서,

   차량의 실내에 차가운 바람을 공급하는 에어컨의 통풍경로상에 위치하며 바람의 양과 방향을 조절하는 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)과, 상기 여섯 개의 댐퍼들(14∼19)과 연결되어 있으며 상기 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도를 검출하는 개폐각도 검출센서(100)와, 상기 개폐각도 검출센서(100)에서 발생하는 검출신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 변환기(200)와, 상기 A/D 변환기(200)에서 변환된 디지탈신호를 입력받아 상기 댐퍼들(14∼19)의 전체 개폐각도를 계산하여 소정의 제어신호를 발생하는 마이크로 콘트롤러(300)와, 차량용 에어콘의 풍량을 검출하여 소정의 검출신호를 발생하는 풍량검출센서(400)와, 상기 마이크로 콘트롤러(300)의 제어신호와 풍량검출센서(400)의 검출신호를 입력받아 상기 댐퍼들(14∼19)의 개폐각도에 상관없이 항상 일정한 풍량을 발생하도록 소정의 제어신호를 발생하는 풍량조절스위치(500) 및 상기 풍량조절스위치(500)의 제어신호에 따라 블로어 팬(11)의 회전속도를 조절하는 액츄에이터(600)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 자동풍속조절장치.