KR100452155B1 - 차량용 윈도우 포깅 검출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 유리면의 온도와 상대습도를 검출하기 위한 차량용 윈도우 포깅 검출장치에 관한 것으로, 열전도성 부재(10)와; 상기 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(28)이 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있는 하부 케이스(20)와; 상기 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있는 PCB 어세이(40)와; 상기 하부 케이스(20)와 결합되되 내부면에는 상기 센서모듈을 상기 열전도성 부재(10)에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50)와; 상/하부 케이스 결합된 본체와 결합되되 그 일면에는 상기 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 접착수단에 의해 유리면에 부착되는 마운트(60);를 포함함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 차량용 윈도우 포깅(fogging) 검출장치에 관한 것으로, 특히 차량 유리면의 온도와 상대습도를 검출하기 위한 차량용 윈도우 포깅 검출장치에 관한 것이다.
일반적인 차량 윈드실드(windshield) 김서림(fogging) 방지책으로는 차 실내의 상대 습도값과 차내 포깅 요소인 차 실내온과 외기온을 연산하여 차량 전면 유리의 포깅 조건을 추출하는 간접 방식의 포깅 제어였다. 이러한 간접 방식의 포깅 제어를 위해서는 차내의 습도를 검출하기 위한 습도센서와 온도센서를 필수적으로 구비하여야 한다.
한편 습도센서와 온도센서들로부터 얻어진 데이터를 연산하여 윈드실드에 김서림이 발생할 조건을 만족하게 되면 차량용 냉방장치를 이용하여 제습을 하게 된다. 제습을 위한 차량용 냉방장치는 카르노 사이클이라는 4가지의 작용(증발 → 압축 → 응축 → 팽창)을 순환 반복하여 얻어진 냉방된 차가운 공기를 배출한다. 이와 같이 냉방된 차가운 공기는 좌/우 측면유리 서리 제거 토출구, 중앙 공기분배 토출구, 전면유리 서리제거 토출구 등을 통해 배출됨으로서 윈드실드와 측면유리의 서리를 제거함과 동시에 차량 내부의 더운 공기를 냉각시키게 된다.
그러나 상술한 바와 같은 습도센서와 온도센서를 이용하여 차내 환경인자를 검출하고 그 검출된 값에 따라 차내의 제습을 수행하는 방식에는 다음과 같은 문제가 존재한다.
첫째, 습도센서의 장착위치에 따라 검출되는 습도의 양이 달라질 수 있다는 것이다. 이는 장착위치의 통기성과 관련이 있다. 습도센서로 원활한 공기순환이 이루어지지 않을 경우에는 차 실내 전체가 아닌 국부적인 곳의 상태를 판단하는 오류에 빠지게 된다. 이러한 단점을 개선하기 위해서는 강제흡입방법(모터 부착형 혹은 진공을 이용한 공기 흡입)이 사용될 수 있으나, 이러한 경우에는 가격이 상승되는 단점을 가지게 된다.
둘째, 차 실내온과 차량 유리면의 온도 불일치에 따른 차이로 동일 절대습도에서 실내와 유리면의 습도가 크게 다를 수 있다는 것이다. 이는 차량 유리면의 포깅조건을 예측하는데 오류를 발생시킨다. 차 실내온과 차 유리면과의 온도는 여러 가지 요인들에 의해서 차이가 난다. 예를 들면 차속에 의한 차 유리면의 냉각, 일사량에 따른 온도 상승, 차량 공조장치들의 열 에너지 공급 형태(냉방 혹은 난방)등의 요소로 인해 차량 유리면은 열의 유입과 유출의 경계에 있어 온도의 변화가 심하다.
셋째, 상술한 두 가지의 이유 때문에 각 차량에서는 차량 유리면의 포깅조건과 차량내 습도와의 관계를 교정(calibration)하여야 하는 문제점이 있다.
그리고 상술한 세가지의 문제점에도 불구하고 습도센서와 온도센서를 차량 유리면에 직접 부착하지 못하는 이유는 차량 정비문제와 관련이 있다. 즉, 센서들을 직접 유리면에 부착하는 경우에는 센서불량시 유리면과 센서를 분리하지 못하기 때문에 정비상의 문제가 뒤따른다.
이에 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량 윈도우 유리면의 온도 및 습도와 같은 환경인자 검출을 위한 센서를 유리면에 직접 부착하지 않으면서도 유리면의 상대습도와 온도를 검출하여 김서림 방지에 이용할 수 있는 차량용 윈도우 포깅 검출장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유리면 혹은 그 주변의 환경상태를 검출하는데 이용되는 센서의 유지보수가 용이한 차량용 윈도우 포깅 검출장치를 제공함에 있다.
더 나아가 본 발명은 차량용 윈도우의 교체에 상관없이 새로이 장착되는 윈도우 유리면에 편리하게 부착 사용 가능한 차량용 윈도우 포깅 검출장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명은 각 차량 유리면의 포깅조건과 차량내 습도와의 관계를 교정함이 없이 유리면의 상태를 정확하게 검출하여 김서림을 방지할 수 있는 차량용 윈도우 포깅 검출장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 윈도우 포깅 검출장치의 일 구성요소인 하부 케이스(20)의 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 하부 케이스(20)와 결합되는 PCB 어세이(40)의 결합상태 예시도.
도 3은 도 2에 도시한 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(20)와 결합되는 상부 케이스(50)의 결합상태 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 결합된 상/하부 케이스(20,50)가 본체를 이루어 마운트(60)에 결합되는 상태를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 결합된 본체가 결합되어 있는 마운트(60)에 커버(70)가 결합되는 상태를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 윈도우 포깅 검출장치의 외관도.
도 7은 도 2에 도시된 PCB 어세이(40)에 돌출형성되어 있는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면에 위치하는 센서들의 배치 예시도.
도 8은 도 7에 도시한 센서들중 하나인 용량형 습도센서(HU)의 구조 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 부재(10)와 온도검출용 센서(TH)를 통해 검출되는 윈도우 유리면의 온도와 실제 온도의 특성 그래프 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 습도검출용 센서(HU)의 출력특성을 설명하기 위한 그래프 예시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 습도검출용 센서의 주변 블록 구성도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하부 케이스(120)의 외관 사시도.
도 13은 도 12에 도시한 하부 케이스(120)와 결합되는 PCB 어세이(40)의 결합상태 예시도.
도 14는 도 13에 도시한 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(120)와 결합되는 상부 케이스(50)의 결합상태 예시도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 윈도우 포깅 검출장치는,
열전도성 부재(10)와;
상기 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(28)이 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있는 하부 케이스(20)와;
상기 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있는 PCB 어세이(40)와;
상기 하부 케이스(20)와 결합되되 내부면에는 상기 센서모듈을 상기 열전도성 부재(10)에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50)와;
상/하부 케이스 결합된 본체와 결합되되 그 일면에는 상기 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 접착수단에 의해 유리면에 부착되는 마운트(60);를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 윈도우 포깅 검출장치는,
열전도성 부재(10)와;
상기 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(28)이 상부면에 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있으며 그 상부면의 측벽에는 다수의 공기유입홀(32)이 형성되어 있는 센서 관통부(31)가 돌출 형성되어 있고, 측벽 및 일측 끝단에 각각 다수의 후크 홈(22)들과 커넥터 홈(24)이 형성되어 있는 하부 케이스와(20);
일측 끝단에 커넥터(42)가 형성되어 있고 상기 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있으며, 상기 하부 케이스(20) 내부면에 형성되어 있는 다수의 가이드 봉(26)에 결합하기 위한 홀(46)들이 형성되어 있는 PCB 어세이(40)와;
하부 케이스의 후크 홈(22)들과 결합되는 다수의 후크(56)들이 내부 측벽에 형성되어 있고 내부면에는 상기 센서모듈(44)의 상부면을 상기 열전도성 부재(10)에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50)와;
결합된 상/하부 케이스의 일측에 부착된 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 있고 결합된 상/하부 케이스를 고정하기 위한 후크들(62)이 내부 측벽에 형성되되, 접착수단에 의해 차량 윈도우 유리면에 부착되는 마운트(60);를 포함함을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 유리면의 온도를 전도하는 열전도성 부재가 유리면에 흡착되도록 하고, 흡착된 열전도성 부재가 상하부 케이스내에 삽입되어 있는 PCB 어세이에 돌출 형성되어 있는 온도 및 습도센서모듈과 접촉되도록 함으로서, 열전도성 부재를 통해 차량 유리면의 온도를 검출함은 물론, 상하부 케이스내에 형성되어 있는 공기 유입홀을 통해 유리면의 상대습도량을 검출함으로서 유리면에 김서림이 생성될 수 있는 환경조건을 보다 정확하게 사전에 검출할 수 있는 특징을 가지게 되는 것이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 검출장치는 유리면에 착탈 가능한 형식의 구조를 가지기 때문에 센서 불량은 물론 윈도우 교체시에도 유지보수가 용이한 특징을 가지게 되는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 윈도우 포깅 검출장치의 일 구성요소인 하부 케이스(20)의 외관 사시도를 도시한 것으로, (a)는 하부 케이스(20)의 내부를 보이기 위한 사시도이며, (b)는 외부를 보이기 위한 사시도이다.
도 1의 (b)를 참조하면, 하부 케이스(20)의 상부면 중앙에는 열전도성 부재(10), 보다 구체적으로는 열전도성 실리콘(10)을 부착하기 위한 부착홈(28)이 상부면에 형성되어 있고 그 부착홈(28) 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있으며, 그 상부면의 측벽에는 다수의 공기 유입홀(32)이 형성되어 있는 센서 관통부(31)가 돌출 형성되어 있다.
상기 열전도성 실리콘(10)은 양면 테이프와 같은 접착수단에 의해 센서 관통부(31) 상부면에 형성되어 있는 부착홈(28)에 부착된다. 열전도성 실리콘(10)은 열전도성이 우수한 스틸 재질로 구현할 수도 있으나, 윈도우 유리면이 곡선임을 고려해 볼 때 소프트성 재질(고무, PVC 등)을 사용하는 것이 바람직하다. 열전도성 실리콘(10)에 대한 열전도도 및 전단강도 등에 대한 시험결과를 예시한 것이 표 1에기재되어 있다.
| 항목 | 시험결과 | 시험조건 | 시험방법 |
| 경도 | 60 | - | ASTM D 2240 |
| 비중 | 2.1g/㎤ | - | ASTM D 792 |
| 열전도도 | 1.0W/m.K | - | ASTM D 5470 |
| 난연성 | V1 | - | UL 94 |
| 절연파괴전압 | 21.4kV | - | ASTM D 149 |
| 인장강도 | 219Ib f/i n^2 | - | ASTM D 412 |
| 점착력 | 379 gf/10㎜ | 상온 | KS A 1107-97(Stainless) |
| 530 gf/10㎜ | 80℃/12hr | ||
| 241 gf/10㎜ | -40℃/12hr | ||
| 340 gf/10㎜ | 자외선/24hr | ||
| 전단강도 | 5.5 kgf/㎠ | 상온 | ASTM D 1002(Stainless to Glass) |
| 5.5 kgf/㎠ | 80℃/12hr | ||
| 4.7 kgf/㎠ | -40℃/12hr | ||
| 5.2 kgf/㎠ | 자외선/24hr | ||
| 유지력 | Less than0.1 ㎜ | 상온 | KS A 1107-97 |
| 80℃/12hr | |||
| -40℃/12hr | |||
| 자외선/24hr |
상기 센서 관통부(31)의 측벽에 형성되어 있는 다수의 공기 유입홀(32)을 통해서는 차내의 공기가 흡입되는데, 보다 구체적으로는 유리면을 따라 흐르는 공기가 유입될 수 있기 때문에 보다 정확하게 유리면 근방의 습도를 검출할 수 있다.
한편 도 1의 (a)를 참조하면, 상술한 바와 같은 센서 관통부(31)외에 하부 케이스(20)의 측벽에는 후술할 상부 케이스(50)와 결합하기 위한 다수의 후크 홈(22)들이 형성되어 있음은 물론, 일측 끝단에 커넥터 홈(24)이 형성되어 있다. 그리고 하부 케이스(20)의 내부에는 후술할 PCB 어세이(40)를 고정하는 동시에 상부 케이스(50)와 결합하기 위해 사용되는 가이드 봉(26)이 각 테두리에 형성되어진다.
도 2는 도 1에 도시한 하부 케이스(20)와 결합되는 PCB 어세이(assay's)(40)의 결합상태를 예시한 것이다.
도 2를 참조하면, 하부 케이스(20)와 결합되는 PCB 어세이(40)에는 상기 하부 케이스(20) 내부면에 형성되어 있는 다수의 가이드 봉(26)에 결합되는 홀(46)들이 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 형성되어 있다. 그리고 그 PCB 어세이(40) 중앙, 즉 상기 하부 케이스(20)에 형성되어 있는 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있으며 끝단에는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같은 4핀 커넥터(42)가 형성되어 있다.
이러한 구성의 PCB 어세이(40)는 하부 케이스(20)내 가이드 봉(26)에 의해 결합 고정된다. 그리고 PCB 어세이(40) 중앙에 돌출되어 있는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면(45)은 하부 케이스(20)에 형성되어 있는 관통 홀(30)내로 삽입됨에 따라 그 하부 케이스(20)의 부착홈(28)에 부착되는 열전도성 부재(10)와 접착될 수 있는 것이다. 후술하겠지만 상기 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면에는 온도검출센서인 써미스터(TH)가 위치함은 물론 용량형 습도검출센서(HU)가 위치한다. 이에 대한 상세 설명은 후출하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시한 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(20)와 결합되는 상부 케이스(50)의 결합상태를 도시한 것이다.
도 3의 (b)를 우선 참조하면, 상부 케이스(50)의 내부 측벽에는 상기 하부 케이스(20)의 후크 홈(22)들과 결합되는 다수의 후크(56)들이 형성되어 있음은 물론, 각 모서리 부분과 중앙에 리브들(52,54)이 형성되어 있다.
이러한 리브들(52,54)은 하부 케이스(20)의 가이드 봉(26)에 결합되는 PCB 어세이(40)를 수직방향으로 압착 고정시키기 위한 것으로, 특히 중앙에 위치하는 리브(52)는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면(45)이 열전도성 부재(10)에 압착되도록 하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 형상을 가지는 상부 케이스(50)의 일측 끝단에는 PCB 어세이(40)에 형성되어 있는 커넥터(42)가 삽입 가능한 커넥터 홈(58)이 형성되어 있다. 참고적으로 도 3의 (a)는 도 3의 (b)에 도시한 상부 케이스(50)와, PCB 어세이(40)가 결합된 하부 케이스(20)를 180도 회전시킨 경우의 결합상태를 예시한 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 도면을 참조해 볼 때, 우선 열전도성 부재인 실리콘(10)은 하부 케이스 상부면에 돌출 형성되어 있는 센서 관통부(31)의 상부면에 부착되고, 실리콘(10) 부착된 하부 케이스(20)의 내부에는 PCB 어세이(40)가 도 3의 (a)와 같이 결합된다. PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(20)는 가이드 봉(26)들과 후크(56)들에 의해 상부 케이스(50)와 결합되는데, 이때 PCB 어세이(40)상에 위치하는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)은 상부 케이스(50) 내부에 돌출되어 있는 리브들(52,54)에 의해 열전도성 부재인 실리콘(10)이 부착되어 있는 방향으로 압착되기 때문에, 센서모듈(44)의 상부면(45)에 위치하는 센서는 열전도성 부재인 실리콘(10)에 압착될 수 있는 것이다.
이와 같이 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(20)와 상부 케이스(50)가 결합되어 차량용 윈도우 포깅 검출장치의 본체를 구성한다. 이러한 본체의 외관이 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 결합된 상/하부 케이스(20,50)가 본체를 이루어 마운트(60)에 결합되는 상태를 예시한 도면이다. 하기에서 설명의 편의상 결합된 상/하부 케이스(20,50)는 차량용 윈도우 포깅 검출장치의 본체를 의미하는 것으로 가정한다.
도 4를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에 따라 결합된 상/하부 케이스(20,50), 즉 본체는 마운트(60)에 결합되어 사용될 수 있다. 물론 마운트(60) 없이 본체만을 직접 유리면에 부착하여 사용할 수도 있다. 이러한 경우에는 열전도성 부재(10)가 부착되어 있는 하부 케이스(20)의 면이 유리면과 접착되어야 하는데, 만약 차량 윈도우를 교체해야 한다면 접착되어 있는 하부 케이스(20)의 손상을 초래할 수 있으며, 윈도우 교체시 본체를 일일이 분해해야 하는 작업상의 번거로움을 수반할 수 있다. 이러한 문제 및 단점을 해결하기 위해 마운트(60)를 이용하는 것이 바람직하다. 마운트(60)를 이용한다면 윈도우 교체시에도 단순히 마운트(60)로부터 제품 본체를 착탈할 수 있는 편리함이 있음은 물론 하부 케이스(20)의 손상을 사전에 방지할 수도 있기 때문이다.
도 4의 (b)를 참조하면, 마운트(60)의 하부면 중앙에는 본체의 하부 케이스(20) 일면에 부착되어 있는 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 있고, 상/하부 케이스 결합된 본체를 고정하기 위한 후크들(62)이 전방 및 후방의 내부 측벽에 형성되어 있다. 아울러 상기 마운트(60)의 측벽에는 본체와의 결합을 유도하기 위한 가이드 홈(64)이 형성되어 있음은 물론, 마운트(60)를 보호하기 위한 커버(70) 결합시 결합된 커버(70)를 고정시키기 위한 후크(68)가 도 4의 (a)와 같이 마운트(60) 측벽에 형성되어 있다.
따라서 상/하부 케이스(20, 50) 결합된 본체는 가이드 홈(64)을 따라 마운트(60) 전방으로 유도되어 마운트(60)에 결합될 수 있다. 이와 같이 마운트(60)에 결합되어 있는 본체의 예가 도 5의 (a)에 상세 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 결합된 본체가 결합되어 있는 마운트(60)에 커버(70)가 결합되는 상태를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상/하부 케이스(20,50)가 결합되어 있는 본체는 마운트(60)에 결합되어 있다. 이와 같이 마운트(60)에 결합된 본체를 보호하기 위한 커버(70)가 마운트(60)에 결합되는데, 이때 커버(70)는 마운트(60) 측벽에 형성되어 있는 후크(68)에 의해 마운트(60)에 결합 고정 가능하며, 상기 후크(68)는 커버(70)의 결합을 유도할 수 있는 가이드 홈의 끝단에 위치하고, 이러한 가이드 홈을 따라 커버(70)가 이동 가능하도록 커버(70)의 양측에는 가이드 라인이 형성되어 있어야 한다. 아울러 상기 커버(70)의 끝단에는 PCB 어세이(40)에 형성된 커넥터가 인출될 수 있는 인출구가 형성되어 있다.
이와 같이 본체 결합된 마운트(60)에 커버(70)가 결합되어 있는 도면이 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 윈도우 포깅 검출장치의 외관도를 도시한 것이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 차량용 윈도우 포깅 검출장치는 마운트(60)와 그 마운트(60)에 결합 가능한 본체 및 커버(70)로 구성할 수 있는 것이다. 도 6의 (a)에 도시된 차량용 윈도우 포깅 검출장치를 180도 회전시킨 경우의 외관도가 (b)에 도시되어 있다. 도 6 (b)를 참조해 보면, 마운트(60)에 형성되어 있는 관통 홀(66)에는 열전도성 부재인 실리콘(10)이 부착되어 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 열전도성 부재인 실리콘(10)을 윈도우 유리면에 접착시키기 위해서는 열전도성 부재가 위치하는 주변의 마운트 면(69)을 이용할 수 있다. 즉, 열전도성 부재가 위치하는 주변의 마운트 면(69)에 양면 테이프를 접착시킴으로서, 마운트(60)의 하부면과 유리면은 견고하게 접착된다. 그리고 유리면에 접착된 마운트(60)로부터 우선적으로 커버(70)를 분리하고, 이어서 상/하부 케이스(20,50) 결합된 본체를 분리시킴으로서, 센서 자체에 장애가 발생하더라도 유지보수가 용이한 장점을 가지게 되는 것이며, 설령 윈도우를 교환한다 해도 마운트(60)만을 교체해 주면 되기 때문에 정상적인 본체를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.
참고적으로 도 7은 도 2에 도시된 PCB 어세이(40)에 돌출 형성되어 있는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면에 위치하는 센서들의 배치 예시도를 도시한 것이며, 도 8은 도 7에 도시한 센서들중 하나인 용량형 습도센서(HU)의 구조를 예시한 것이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 상기 센서모듈(44)의 상부면에는 온도검출용 센서인 써미스터(TH)를 구성하는 2개의 단자가 마주보도록 소정거리 이격되어 배치되어 있고, 그 우측에는 습도검출용 센서(HU)가 배치되어 있다. 상기 습도검출용 센서(HU)는 용량형 습도센서로서 도 8에 도시한 바와 같이 기판상에 위치하는 2개의 전극과 그 전극 사이에 위치하는 박막 폴리머(thin-film polymer)로 이루어진다. 이러한 온도검출용 센서(TH)와 습도검출용 센서(HU)의 단자는 도 7의 (b)에 도시한 바와같은 홀더(73)와 접촉되어 전기신호의 전달이 이루어진다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도검출용 센서(TH)를 통해 검출되는 윈도우 유리면의 온도와 실제 온도의 특성 그래프를 예시한 것으로, 온도검출용 센서(TH)는 부특성을 가지는 써미스터이다.
도 9에서 좌측에 도시한 y축 팩터는 전압을 나타낸 것이며 우측의 y축 팩터는 온도를 나타낸 것이다. 그리고 도 9에서 짙은 실선 그래프는 온도검출용 센서를 통해 얻어지는 전압 출력값을 나타낸 것이며, 옅은 실선 그래프는 실제 유리면 온도를 나타낸 것이다. 이러한 그래프에서 실제 유리면 온도가 11.5℃일 경우 온도검출용 센서를 통해 얻어진 전압값은 3.19V인데, 이러한 전압값은 약 10.5℃에 해당한다. 그리고 실제 유리면 온도가 약 21℃일 경우 온도검출용 센서를 통해 얻어진 값은 2.69V로서 약 21℃에 해당한다. 통상의 온도검출용 센서의 허용오차 범위(약 2∼3℃)를 고려해 볼 때 실제 온도와 열전도성 부재(10)를 통해 온도검출용 센서로부터 출력되는 값의 차는 센서의 허용오차 범위 이내의 값을 가진다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 부재와 그에 접착되는 온도검출용 센서(TH)를 통해 유리면의 온도를 정확하게 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 습도검출용 센서(HU)의 출력특성을 설명하기 위한 그래프를 예시한 것으로, y축 팩터 역시 전압값을 나타내고 있다. 도 10에서 "A"는 습도센서를 직접 유리면에 부착한 경우의 특성도이고, "B"는 본 발명에서와 같은 구성의 습도센서를 이용하는 경우의 특성도이고, "C"는 윈도우 유리면상에 프라스틱과 같은 사출물을 형성하여 그 사출물 위에 습도센서가 위치하는 경우의출력 특성도이다. 도 10을 참조해 볼 때 본 발명에서와 같은 구성의 습도센서가 실제 유리면에 습도센서가 부착되어 있는 상태의 출력값을 근접 추종하고 있음을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 부재(10)와 그에 접착되는 습도검출용 센서(HU)를 통해 유리면의 습도를 정확하게 검출할 수 있다.
이하 유리면을 따라 흐르는 공기의 습도량을 검출하여 그 값을 출력하기 위한 회로 구성을 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 습도검출용 센서의 주변 블록 구성도를 도시한 것으로, 유리면 주변의 습도를 검출하는 용량형 습도센서의 값을 리드 출력하기 위해서는 도 11에 도시한 바와 같이 트리거 발진기(90)와, 센서 발진기(92), LPF(94) 및 차동 증폭부(96)를 PCB 어세이(40)상에 구비한다.
상기 트리거 발진기(90)는 트리거 펄스를 발진 출력한다. 센서 발진기(92)는 상기 트리거 펄스 입력에 따라 동작하여 상대 습도량에 따라 변화되는 커패시터(C) 양단전압에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스를 출력하며, LPF(94)는 상기 센서 발진기(92)로부터 출력되는 펄스를 필터링하여 DC전압값으로 출력한다. 이러한 DC전압값은 차동 증폭부(96)에 입력된다. 차동 증폭부(96)에서는 가변저항에 의해 분압되는 기준전압과 DC 입력전압의 차에 비례하는 출력전압(Vout)을 출력한다. 이러한 출력전압(Vout)은 차내 냉방을 제어하는 제어부로 입력되어 제습에 이용될 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 습도량 변화에 따라 용량형 습도센서(HU)의 커패시터용량이 변화됨으로서 충전 및 방전시간이 변화된다. 이러한 충전 및 방전시간의 변화에 따라 센서 발진기(92)에서 출력되는 펄스의 폭 역시 변화되는데, 이러한 펄스폭의 시간을 트리거펄스에 동기시켜 카운트하거나, 혹은 LPF(94)를 통해 펄스폭에 비례하는 DC전압을 출력토록 함으로서 습도량을 검출할 수 있다. 참고적으로 상대 습도 증가시에 용량형 습도센서의 커패시턴스(C)는 증가하게 되고 그에 따라 센서 발진기(92)에서 출력되는 펄스의 듀티 사이클 역시 증가한다.
도시하지는 않았지만 PCB 어세이(40)상에 센서 발진기(92)만을 탑재하여 용량형 습도센서를 통해 검출된 상대습도량을 외부장치로 출력할 수도 있다. 이러한 경우 센서 발진기(92)는 PCB 어세이(40) 끝단에 위치하는 커넥터(42)를 통해 트리거 펄스를 입력받아 동작하고, 상대 습도량에 따라 변화되는 용량형 습도 센서 양단전압에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스신호를 상기 커넥터(42)로 출력하면 된다. 이러한 경우 트리거펄스를 발생한 신호제공측에서는 입력되는 펄스신호의 폭을 카운트함으로서 상대습도량을 환산할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 윈도우 포깅 검출장치는 유리면에 간접 부착됨으로서, 유리면의 온도와 그 주변의 습도량을 정확하게 검출함으로서, 유리면에 김서림이 발생할 수 있는 환경조건을 사전에 검출하여 제습이 이루어지도록 함으로서, 김서림을 사전에 예방 혹은 제거할 수 있게 되는 것이다.
아울러 본 발명의 검출장치는 유리면에 간접 부착되는 방식을 채택함에 따라 센서의 유지보수가 용이함은 물론, 윈도우 교체시에도 제품을 지속적으로 보존 사용할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포깅 검출장치에 대해 설명하면,
우선 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하부 케이스(120)의 외관 사시도를 도시한 것이다.
도 12에 도시한 하부 케이스(120)를 참조하면, 우선 상기 하부 케이스(120)에는 열전도성 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(122)이 형성되어 있고 그 부착홈(122) 내부에는 관통 홀(123)이 형성되어 있다. 이러한 관통 홀(123)을 통해 후술하는 센서모듈(44)의 상부면이 열전도성 부재(10)와 접착될 수 있는 것이다. 한편 상기 하부 케이스(120)의 측벽에는 상부 케이스(50)와 결합하기 위한 후크 홈(128)들이 형성되어 있으며, 공기 유입을 위한 다수의 공기 유입홈(124)이 형성되어 있다. 그리고 하부 케이스(120)의 일측 끝단에는 커넥터 홈(130)이 형성되어 있다. 이러한 하부 케이스(120)는 상기 부착홈(122) 테두리에 부착되는 접착부재에 의해 유리면에 직접 부착될 수도 있다.
도 13은 도 12에 도시한 하부 케이스(120)와 결합되는 PCB 어세이(40)의 결합상태 예시도를 도시한 것으로, PCB 어세이(40)의 구성은 도 2에서 설명한 바와 같으며, 하부 케이스(120) 내부에 돌출되어 있는 가이드 봉(26)의 관통에 의해 하부 케이스(120)에 결합될 수 있다.
도 14는 도 13에 도시한 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(120)와 결합되는 상부 케이스(50)의 결합상태를 도시한 것이다.
도 14 (b)를 우선 참조하면, 상부 케이스(50)의 내부 측벽에는 상기 하부 케이스(120)의 후크 홈(128)들과 결합되는 다수의 후크(56)들이 형성되어 있음은 물론, 각 모서리 부분과 중앙에 리브들(52,54)이 형성되어 있다.
이러한 리브들(52,54)은 하부 케이스(120)의 가이드 봉(126)에 결합되는 PCB 어세이(40)를 수직방향으로 압착 고정시키기 위한 것으로, 특히 중앙에 위치하는 리브(52)는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)의 상부면(45)이 열전도성 부재(10)에 압착되도록 하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 형상을 가지는 상부 케이스(50)의 일측 끝단에는 PCB 어세이(40)에 형성되어 있는 커넥터(42)가 삽입 가능한 커넥터 홈(58)이 형성되어 있다. 참고적으로 도 14의 (a)는 도 14의 (b)에 도시한 상부 케이스(50)와, PCB 어세이(40)가 결합된 하부 케이스(120)를 180도 회전시킨 경우의 결합상태를 예시한 것이다.
도 12 내지 도 14에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포깅 검출장치는 하부 케이스(120)의 구조만 변경시킨 것으로, 열전도성 부재인 실리콘(10)은 하부 케이스 상부면에 형성되어 있는 부착홈(122)에 단순 부착되고, 실리콘(10) 부착된 하부 케이스(120) 내부에는 PCB 어세이(40)가 도 13의 (a)와 같이 결합된다. 그리고 PCB 어세이(40) 결합된 하부 케이스(120)는 가이드 봉(126)들과 후크(56)들에 의해 상부 케이스(50)와 결합되는데, 이때 PCB 어세이(40)상에 위치하는 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)은 상부 케이스(50) 내부에 돌출되어 있는 리브들(52,54)에 의해 열전도성 부재인 실리콘(10)이 부착되어 있는 방향으로 압착되기 때문에, 센서모듈(44)의 상부면(45)에 위치하는 센서는 열전도성 부재인 실리콘(10)에 압착될 수 있는 것이다.
이와 같이 상/하부 케이스(120,50) 결합된 본체는 단순하게 하부 케이스(120)에 양면 테이프를 이용하여 윈도우 유리면에 부착시킬 수도 있으며, 도 4에 도시한 바와 같은 마운트(60)를 이용하여 윈도우 유리면에 부착시킬 수도 있는 것이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 열전도성 실리콘(10)을 통해 전도된 유리면의 온도와, 유리면 주변의 습도는 PCB 어세이(40)상에 구비된 센서모듈(44)을 통해 검출된후 커넥터(42)를 통해 차량용 냉방장치를 제어하는 제어모듈로 입력된다.
이에 따라 상기 제어모듈은 입력되는 유리면의 온도와 습도가 윈도우에 포깅을 형성하는 조건을 만족시키는 경우에 제습을 수행하여 사전에 김서림을 방지할 수 있게 되는 것이다. 경우에 따라서는 윈도우를 개폐하여 김서림 방지를 유도할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 차량 윈도우 유리면의 온도와 습도를 정확하게 검출할 수 있기 때문에, 윈도우 유리면에 김서림이 생성되는 것을 사전에 예방할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 유리면의 온도와 그 주변 습도를 검출하기 위한 센서를 유리면에 직접 부착하지 않고서도 정확하게 유리면 온도와 그 주변 습도를 검출할 수 있는 이점이 있으며, 유리면의 환경상태를 검출하는데 이용되는 센서의 유지보수가 용이한 장점이 있다.
그리고 본 발명은 윈도우 교체시 마운트만을 교체하여 주면 되기 때문에 제품의 지속사용을 보장할 수 있는 이점도 있다.
더 나아가 본 발명은 유리면의 상태(상대습도와 온도)를 직접 출력함으로서 차량 내부 요인 변경에 따른 교정(calibration)이 필요 없는 장점이 있다.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (14)
- 열전도성 부재(10)와;상기 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(28)이 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있는 하부 케이스(20)와;상기 하부 케이스(20)와 결합시 상기 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있는 PCB 어세이(40)와;상기 하부 케이스(20)와 결합되되 내부면에는 상기 센서모듈을 상기 열전도성 부재(10)에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50)와;상/하부 케이스 결합된 본체와 결합되되 그 일면에는 상기 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 접착수단에 의해 유리면에 부착되는 마운트(60);를 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 마운트와 결합되는 커버;를 더 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 상/하부 케이스 어느 하나의 측벽에는 공기 유입홀(32)이 형성되어 있음을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 열전도성 부재(10)와;상기 부재(10)를 부착하기 위한 부착홈(28)이 상부면에 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(30)이 형성되어 있으며 그 상부면의 측벽에는 다수의 공기 유입홀(32)이 형성되어 있는 센서 관통부(31)가 돌출 형성되어 있고, 측벽 및 일측 끝단에 각각 다수의 후크 홈(22)들과 커넥터 홈(24)이 형성되어 있는 하부 케이스와(20);일측 끝단에 커넥터(42)가 형성되어 있고 상기 관통 홀(30)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출되어 있으며, 상기 하부 케이스(20) 내부면에 형성되어 있는 다수의 가이드 봉(26)에 결합하기 위한 홀(46)들이 형성되어 있는 PCB 어세이(40)와;하부 케이스의 후크 홈(22)들과 결합되는 다수의 후크(56)들이 내부 측벽에 형성되어 있고 내부면에는 상기 센서모듈의 상부면에 위치한 온도 및 습도검출 센서를 상기 열전도성 부재(10)에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50)와;상/하부 케이스 결합된 본체에 부착되어 있는 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 있고, 결합되는 본체를 고정하기 위한 후크들(62)이 내부 측벽에 형성되되, 접착수단에 의해 차량 윈도우 유리면에 일면이 부착되는 마운트(60);를 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 4에 있어서, 상기 마운트(60)의 측벽에 형성되어 있는 후크(68)와 결합되는 후크 홈이 형성되어 있고 마운트(60)에 결합되는 본체를 보호하기 위한 커버(70);를 더 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 열전도성 부재(10)는 소프트성 재질의 실리콘과 하드 재질인 스틸 재질중 어느 하나임을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 리브(54)중 하나는 상기 센서모듈(44)이 장착되는 PCB 어세이(40)의 배면 위치에 돌출 형성됨을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 PCB 어세이(40)상에는;트리거 펄스를 발진 출력하는 트리거 발진기(90)와;상기 트리거 펄스 입력에 따라 동작하되 상대 습도량에 따라 변화되는 용량형 습도 센서 양단전압에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스신호를 출력하는 센서 발진기(92)와;상기 센서 발진기(92)로부터 출력되는 펄스를 필터링하여 DC전압으로 출력하는 저역통과필터(94)와;상기 DC전압값과 기준전압 차에 비례하는 전압(Vout)을 출력하는 차동 증폭부(96);가 적어도 탑재됨을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 PCB 어세이(40)상에는;상기 커넥터(42)를 통해 입력되는 트리거 펄스 입력에 따라 동작하되 상대 습도량에 따라 변화되는 용량형 습도 센서 양단전압에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스신호를 상기 커넥터(42)로 출력하는 센서 발진기(92);가 적어도 탑재됨을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 차량용 윈도우 유리면의 상태를 검출하기 위한 차량용 윈도우 포깅 검출장치에 있어서,열전도성 부재(10)와;상기 부재를 부착하기 위한 부착홈(122)이 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀(123)이 형성되어 있으며 측벽에는 후크 홈(128)들과 다수의 공기 유입홈(124)이 형성되어 있는 한편, 일측 끝단에는 커넥터 홈(130)이 형성되어 상기 부착홈 테두리에 부착되는 접착부재에 의해 유리면에 부착되는 하부 케이스(120)와;일측 끝단에 커넥터(42)가 형성되어 있고 상기 관통 홀(123)을 관통할 수 있는 위치에 온도 및 습도검출용 센서모듈(44)이 돌출 형성되어 있으며, 상기 하부 케이스(120)에 형성되어 있는 다수의 가이드 봉(126)에 결합하기 위한 홀(46)들이 형성되어 있는 PCB 어세이(40)와;상기 하부 케이스(120)의 후크 홈(128)들과 결합되는 다수의 후크(56)들이 내부 측벽에 형성되어 있고 내부면에는 상기 센서모듈(44)의 상부면(45)에 위치한 온도 및 습도검출 센서를 열전도성 부재에 밀착시키기 위한 하나 이상의 리브(54)가 돌출 형성되어 있는 상부 케이스(50);를 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 10에 있어서, 상기 열전도성 부재는 열전도성 실리콘임을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 10에 있어서, 상기 리브중 하나는 상기 센서모듈(44)이 장착되는 PCB 어세이(40)의 배면 위치에 돌출 형성됨을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 12에 있어서, 상기 PCB 어세이(40)상에는;트리거 펄스를 발진 출력하는 트리거 발진기(90)와;상기 트리거 펄스 입력에 따라 동작하되 상대 습도량에 따라 변화되는 용량형 습도 센서 양단전압에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스신호를 출력하는 센서 발진기(92)와;상기 센서 발진기(92)로부터 출력되는 펄스를 필터링하여 DC전압으로 출력하는 저역통과필터(94)와;상기 DC전압값과 기준전압 차에 비례하는 전압(Vout)을 출력하는 차동 증폭부(96);가 적어도 탑재됨을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
- 청구항 10에 있어서, 상기 상/하부 케이스 결합된 본체와 결합되되 그 일면에는 상기 열전도성 부재(10)가 삽입 가능한 관통 홀(66)이 형성되어 접착수단에 의해 유리면에 부착되는 마운트(60)와;상기 마운트(60)와 결합되는 커버(70);를 더 포함함을 특징으로 하는 차량용 윈도우 포깅 검출장치.
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