KR101350298B1 - 차량용 공조 장치 - Google Patents

Abstract

PTC 히터의 제어를 위한 PWM의 스위칭 소자에서 발생되는 전자파를 외부로 방출시키지 않는 구조로 구현된 차량용 공조 장치가 개시된다. 차량용 공조 장치는 공조케이스의 내부 공기통로상에 설치되는 증발기 및 히터코어와, 상기 증발기와 히터코어의 사이에 설치되어 온도를 조절하는 템프도어와, 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 PTC 히터와, 상기 PTC 히터를 제어하는 제어수단을 포함하는 것으로서, 상기 제어수단은 펄스 폭 변조(PWM)를 이용한 제어가 수행되며, 스위칭 소자에서 발생되는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하도록 차폐부를 구비한다. 따라서, 스위칭 소자의 스위칭 시 고전압이 흐를 때 발생되는 전자파가 차량 기타 전장품의 작동에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 공조 장치{AIR CONDITIONER IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 전기적 에너지를 이용하여 난방을 수행하는 보조 난방장치인 PTC 히터를 구비하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 입구측에 공기유입구(11)가 형성되고 출구측에는 복수의 공기토출구(12)가 형성된 공조케이스(10)와, 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 증발기(1) 및 히터코어(2)와, 상기 증발기(1)와 히터코어(2)의 사이에 설치되어 온도를 조절하는 템프도어(20)와, 상기 공기토출구(12)에 설치되어 공조모드에 따라 공기토출구(12)의 개도를 조절하는 모드도어(30)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 공조장치는 차량의 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)에 설치된 컨트롤러의 각종 조절스위치(미도시)에 의해 제어되며, 상기 템프도어(20)를 구동하는 엑츄에이터를 제어하여 온도를 조절하는 템프스위치(미도시)와, 상기 모드도어(30)를 구동하는 엑츄에이터를 제어하여 공조모드를 조작하는 모드스위치(미도시)와, 풍량을 조절하기 위한 풍량 스위치(미도시) 및 내기와 외기를 선택하기 위한 내,외기 스위치(미도시) 등 다양한 조절스위치가 구비된다.

이러한 공조장치는 엔진에 의해 가열된 냉각수가 상기 히터코어(2)를 순환하게 하여 난방을 실시하게 된다. 그러나, 시동 초기에는 냉각수의 온도가 낮기 때문에 냉각수를 이용한 난방을 할 수가 없다. 이에 따라 시동 초기의 난방을 위한 보조 난방장치로 배터리의 전기적 에너지를 이용하여 난방을 할 수 있도록 하는 PTC 히터(5)가 사용되고 있다.

상기 PTC 히터(5)는 상기 히터코어(2)의 하류측에 설치되며, 도 2와 같이, 히터케이스(6)의 내부에 다수개의 PTC 소자(7)가 설치되고, 각 PTC 소자(7)의 주위에는 복수의 방열핀(8)이 설치되어 전열부를 형성함으로써, PTC 소자(7)에 의해 발생된 열과 상기 방열핀(8)을 통과하는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 구조로 되어 있다.

이 경우, 상기 PTC 히터(5)의 온/오프 제어는 제어부(9)를 통해 PWM(Pulse Width Modulation)을 이용한 신호 제어방식을 적용할 수 있다. 상기 PWM 방식이란 펄스 변조 방식의 하나로, 변조 신호의 크기에 따라서 펄스의 듀티비(duty rate)를 변화시켜 제어하는 방식을 말한다. 즉, PWM 제어는 듀티비를 조절함으로써 제어값을 조정하게 되며, 이때 펄스 신호의 듀티비가 변함으로써 이 신호의 평균값이 변하게 되고 이러한 평균값을 제어 신호값으로 사용하는 것이다.

하지만, PTC 히터(5)의 작동에서 PWM을 이용한 리니어(Linear) 제어를 적용함에 있어, PWM에 사용되는 소자 중 스위칭(Switching)을 통해 고전압을 흐르게 하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자와 같은 스위칭 소자에서 작동에 의해 발생되는 전자파 및 기타 전자부품에 의한 전자파가 방출되어, 오디오, DVD 등과 같은 차량의 기타 전장 부품의 작동에 영향을 주는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 PTC 히터의 제어를 위한 PWM의 스위칭 소자에서 발생되는 전자파를 외부로 방출시키지 않는 구조로 구현된 차량용 공조 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 공조 장치는 공조케이스의 내부 공기통로상에 설치되는 증발기 및 히터코어와, 상기 증발기와 히터코어의 사이에 설치되어 온도를 조절하는 템프도어와, 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 PTC 히터와, 상기 PTC 히터를 제어하는 제어수단을 포함하는 것으로서, 상기 제어수단은 펄스 폭 변조(PWM)를 이용한 제어가 수행되며, 스위칭 소자에서 발생되는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하도록 차폐부를 구비한다.

본 발명에 따른 차량용 공조 장치는 스위칭 소자의 스위칭 시 고전압이 흐를 때 발생되는 전자파가 차량 기타 전장품의 작동에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 공조 장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 일반적인 PTC 히터를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조 장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어수단의 개략적인 구성을 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어수단의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조 장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어수단의 개략적인 구성을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어수단의 개략적인 구성을 도시한 측면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조 장치는 공조케이스(180)와, 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 템프도어(170)와, PTC 히터(105) 및 제어수단(90)을 포함한다.

공조케이스(180)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고 출구측에는 다수의 공기토출구(112)가 형성된다.

증발기(101) 및 히터코어(102)는 공조케이스(180)의 내부 공기통로상에 설치되며, 템프도어(170)는 상기 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에 설치되어 이를 통과하는 온기와 냉기 유로의 개도를 조절함으로써 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절하게 된다.

또한, 차량용 공조 장치는 상기 공기토출구(112)에 설치되어 공조모드에 따라 공기토출구(112)의 개도를 조절하는 다수의 모드도어(190)를 포함하여 이루어진다.

PTC 히터(105)는 상기 공조케이스(180)의 내부에 설치되며, 제어수단(90)은 상기 PTC 히터(105)의 작동을 제어한다.

이 경우, 상기 제어수단(90)은 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)를 이용한 제어가 수행되는 것으로, 차폐부를 구비한다. 차폐부는 스위칭 소자에서 발생되는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자 등일 수 있다.

따라서, 스위칭 소자의 스위칭 시 고전압이 흐를 때 발생되는 전자파가 차량 기타 전장품의 작동에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 차폐부는 전자파를 차단할 수 있는 알루미늄 소재 등으로 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 제어수단(90)은 기판(120) 및 커버(140)를 포함한다. 기판(120)은 상기 스위칭 소자를 안착시키는 것으로, PCB(Printed Circuit Board) 등으로 구현될 수 있다.

커버(140)는 상기 기판(120)의 외측을 덮는 것으로, 제어수단(90)의 메인 하우징이 된다. 상기 커버(140)는 기판(120)의 사이즈에 대응되는 박스 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 차폐부는 상기 커버(140)의 내측에 배치된다. 따라서, 기판(120)에 실장된 IGBT 소자 또는 기타 전자 부품에서 스위칭을 통해 고전압이 흐르는 작동 시 발생되는 전자파가 커버(140)의 외부로 방출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 차폐부는 적어도 하나의 차폐 박스(110)를 구비하도록 한다. 차폐 박스(110)는 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 상기 스위칭 소자들(1501)(1502)(1503)을 개별적으로 커버한다.

따라서, 기판(120)에 실장된 IGBT 소자 또는 기타 전자 부품에서 스위칭을 해 고전압이 흐르는 작동 시 발생되는 전자파를 원척적으로 차폐 가능하여 더욱 효과적인 차폐 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 차폐 박스(110)는 상부가 상기 커버(140)에 고정되고 하부는 상기 기판(120)에 고정되어 내부에 밀폐된 공간을 형성한다. 이 경우, 차폐 박스(110)는 원기둥 또는 다각 기둥 형상으로 이루어지며, 중공관 형태 또는 블럭 형태로 이루어질 수 있다.

따라서, 스위칭 소자는 차폐 박스(110)에 의해 상측 및 하측 모두 차폐가 가능하며, 차폐 박스(110)의 체결 구조가 커버(140) 및 기판(120)에 의해 더욱 견고해진다.

또한, 상기 기판(120)의 하부에는 전자파의 차폐 소재로 이루어진 방열판(130)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 방열판(130)은 알루미늄 소재 등으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 구조를 통해, 방열판(130)에 의해 기판(120)에서 발생되는 열을 효과적으로 제거함과 아울러, 스위칭 소자의 상측은 차폐 박스(110)에 의해 차폐되고, 하측은 방열판(130)에 의해 차폐되어 완전한 차폐 기능을 수행할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

101 : 증발기 102 : 히터
180 : 공조케이스 170 : 템프도어
105 : PTC 히터 190 : 모드도어
110 : 차폐 박스 120 : 기판
130 : 방열판 140 : 커버

Claims (5)

1. 공조케이스(180)의 내부 공기통로상에 설치되는 증발기(101) 및 히터코어(102)와, 상기 증발기(101)와 히터코어(102)의 사이에 설치되어 온도를 조절하는 템프도어(170)와, 상기 공조케이스(180)의 내부에 설치되는 PTC 히터(105)와, 상기 PTC 히터(105)를 제어하는 제어수단(90)를 포함하여 이루어진 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 제어수단(90)은, 상기 PTC 히터(105)의 발열량을 펄스 폭 변조(PWM)로 조절하도록 스위칭 소자를 구비하고, 상기 스위칭 소자에서 발생되는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하도록 차폐부를 구비하며,
   상기 제어수단(90)은, 상기 스위칭 소자가 안착되는 기판(120) 및 상기 기판(120)의 외측을 덮는 커버(140)를 포함하며,
   상기 차폐부는 상기 커버(140)의 내측에 배치되고, 상기 스위칭 소자를 개별적으로 커버하는 다수의 차폐 박스(110)를 구비하며,
   상기 차폐 박스(110)는 상부가 상기 커버(140)에 고정되고 하부는 상기 기판(120)에 고정되어 내부에 밀폐된 공간을 형성하며, 상기 기판(120)의 하부에는 전자파의 차폐 소재로 이루어진 방열판(130)이 더 구비되고,
   상기 방열판(130)에 의해 기판(120)에서 발생되는 열을 제거하며, 스위칭 소자의 상측은 차폐 박스(110)에 의해, 하측은 방열판(130)에 의해 완전히 차폐 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 공조 장치.
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