KR101475794B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 운전자의 졸음방지를 위해 차실외의 공기를 도입하는 과정에서, 차실외의 공기가 오염되면 자동으로 차실외의 공기 유입을 차단할 수 있도록 구성함으로써, 오염된 외기로 인한 차실내의 공기오염과 그로 인한 운전자의 졸음현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내기를 도입하기 위한 내기모드와 외기를 도입하기 위한 외기모드로 제어되는 인테이크 도어와, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어와, 차실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기와, 차실내로 토출되는 공기의 토출방향을 제어하는 모드도어들을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 차실내의 이산화탄소 농도를 감지하는 가스센서와; 상기 가스센서로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 제 1기준농도 이상일 시에는 졸음방지모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어를 외기모드측으로 제어하고, 상기 가스센서로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 상기 제 1기준농도보다 높은 제 2기준농도 이상일 시에는 외기차단모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어를 내기모드측으로 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 운전자의 졸음방지를 위해 차실외의 공기를 도입하는 과정에서, 차실외의 공기가 오염되면 자동으로 차실외의 공기 유입을 차단할 수 있도록 구성함으로써, 오염된 외기로 인한 차실내의 공기오염과 그로 인한 운전자의 졸음현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차실내는, 좁고 밀폐되어 있으므로 오염되기 쉽다. 특히, 탑승자들의 호흡으로 인해 발생하는 이산화탄소(CO2)는 차실내의 오염을 가중시킨다.
이산화탄소에 의해 오염된 차실내 공기는, 운전자의 피로도를 증가시키고, 운전자의 졸음을 유발한다. 특히, 운전자의 졸음을 유발하여 안전사고의 우려를 증가시킨다.
이를 감안하여, 차실내 공기가 이산화탄소에 의해 오염될 경우, 운전자의 졸음을 방지하는 장치가 개발되고 있다.
이 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스센서(1)로 차실내의 이산화탄소(CO2) 농도를 감지한 다음, 감지된 이산화탄소 농도를 제어부(3)로 처리하여 "기준농도(3a)"이상인가를 비교 판단하고, 판단 결과, "기준농도(3a)"이상일 경우, 공조장치(5)를 제어하여 운전자의 졸음을 방지하는 구조이다.
특히, 제어부(3)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스센서(1)에서 감지된 유해가스 농도가 "기준농도"이상일 경우, "졸음방지모드"로 진입하면서 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "외기모드"로 전환시키고, 블로어(5b)의 회전단수를 높이며, 각 모드도어(5c)를 벤트모드(Vent Mode)로 제어하고, 에어컨의 증발기(5d)를 온(ON)시킨다.
따라서, 외부의 신선한 공기를 다량 도입한 다음, 도입된 다량의 외부공기를 냉각시켜 운전자의 얼굴부분으로 직접 공급한다. 이로써, 차실내의 이산화탄소의 농도를 저감시키고 운전자의 졸음을 방지한다.
그런데, 이러한 종래의 기술은, 차량의 정체와 지체 및 서행 시에 외기의 이산화탄소 농도가 차실내 보다 더 높을 경우, "졸음방지모드"로 전환되면, 오히려 더 많은 량의 이산화탄소가 차실내로 도입될 우려가 있다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에, 차실내의 공기 오염이 더 악화될 수 있다는 문제점이 지적되고 있다.
즉, 차량의 정체와 지체 및 서행시에는, 차량의 배기가스 때문에 차실외의 이산화탄소 농도가 차실내 보다 더 높은 경우가 있으며, 이러한 경우, 졸음방지장치가 작동되면서 "외기모드"로 전환되면, 오히려 더 많은 량의 이산화탄소가 외기와 함께 차실내로 유입된다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에, 차실내의 이산화탄소 농도가 오히려 더 증가될 수 있다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 운전자의 피로와 졸음현상이 더욱 더 가중될 우려가 있다는 결점이 지적되고 있다.
한편, 이를 감안하여, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하는 별도의 외기 가스센서를 설치한 다음, 이 가스센서로부터 감지된 외기의 이산화탄소 농도에 따라 외기의 도입을 제한하는 방법도 있다.
그런데, 이러한 방법은, 외기의 이산화탄소 농도를 감지하는 가스센서를 더 필요로 하므로, 이를 구비하기 위한 비용이 추가적으로 더 소요된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 제조원가가 상승된다는 결점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 졸음방지장치가 작동되는 상태라도 차실외의 이산화탄소 농도가 증가될 시에는 외기의 도입을 차단할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 졸음방지장치가 작동되는 상태라도 차실외의 이산화탄소 농도가 증가될 시에는 외기의 도입을 차단할 수 있도록 구성함으로써, 졸음방지모드 시에 차실외의 이산화탄소 유입으로 인한 차실내의 공기오염과 그로 인한 운전자의 졸음현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하는 센서 없이도 차실외의 이산화탄소 농도 증가여부를 판별할 수 있고, 이를 통해, 졸음방지모드 시의 외기 도입 여부를 제어할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 차실외의 이산화탄소 농도 감지 센서 없이도 졸음방지모드 시의 외기 도입 여부를 제어할 수 있도록 구성함으로써, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 별도의 센서가 필요없고, 따라서, 원가절감의 효과를 기대할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 내기를 도입하기 위한 내기모드와 외기를 도입하기 위한 외기모드로 제어되는 인테이크 도어와, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어와, 차실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기와, 차실내로 토출되는 공기의 토출방향을 제어하는 모드도어들을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 차실내의 이산화탄소 농도를 감지하는 가스센서와; 상기 가스센서로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 제 1기준농도 이상일 시에는 졸음방지모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어를 외기모드측으로 제어하고, 상기 가스센서로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 상기 제 1기준농도보다 높은 제 2기준농도 이상일 시에는 외기차단모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어를 내기모드측으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 졸음방지모드 시에, 상기 블로어의 회전단수를 높이고, 상기 모드도어들을 벤트모드(Vent Mode)로 제어하며, 상기 증발기를 온(ON)시키고, 상기 외기차단모드 시에는, 상기 인테이크 도어만 내기모드측으로 제어하고, 상기 블로어와 모드도어들과 증발기는 상기 졸음방지모드 시와 동일한 상태로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, "졸음방지모드" 상태에서도 차실내의 이산화탄소 농도가 계속해서 증가될 시에는 외기의 도입을 차단하는 구조이므로, "졸음방지모드" 시에 차실외의 이산화탄소 유입으로 인한 차실내의 오염과 그로 인한 운전자의 졸음현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차실외의 이산화탄소 농도 증가 여부를, "졸음방지모드" 상태에서의 차실내 이산화탄소 농도 증가를 통해 판단할 수 있는 구조이므로, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 별도의 가스센서가 필요없다는 효과가 있다.
또한, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 별도의 가스센서가 필요없으므로, 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, 차실내 이산화탄소 농도 증가에 따른 공조장치의 모드 상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, 차실내 이산화탄소 농도 증가에 따른 공조장치의 모드 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우차트이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 차실내의 이산화탄소 농도가 증가될 시에, 운전자의 졸음을 방지하는 졸음방지장치를 구비한다.
졸음방지장치는, 가스센서(10)를 구비하며, 이 가스센서(10)는, 차실내 공기에 포함된 이산화탄소 농도를 감지한다.
그리고 졸음방지장치는, 제어부(20)를 구비한다. 제어부(20)는 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 미리 설정된 "제 1기준농도(22)"를 갖추고 있다.
이러한 제어부(20)는, 가스센서(10)로부터 차실내의 이산화탄소 농도가 입력되면, 입력된 이산화탄소 농도가 "제 1기준농도(22)"이상인가를 비교 판단한다.
판단 결과, "제 1기준농도(22)"이상일 경우, 제어부(20)는 "졸음방지모드"로 진입하면서 공조장치(5)를 제어하여 운전자의 졸음을 방지한다.
특히, 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "외기모드"로 전환시키고, 블로어(5b)의 회전단수를 높이며, 각 모드도어(5c)를 벤트모드(Vent Mode)로 제어하고, 에어컨의 증발기(5d)를 온(ON)시킨다.
따라서, 외부의 신선한 공기를 다량 도입하고, 도입된 다량의 외부공기를 냉각시켜 운전자의 얼굴부분으로 직접 토출한다. 이로써, 차실내의 이산화탄소의 농도를 저감시키고 운전자의 졸음을 방지한다.
한편, 제어부(20)는, 미리 설정된 "제 2기준농도(24)"를 더 갖추고 있다. "제 2기준농도(24)"는 "제 1기준농도(22)"보다 더 높은 값으로 설정된다.
이러한 제어부(20)는, "졸음방지모드"로 진입한 상태에서, 가스센서(10)로부터 차실내의 이산화탄소 농도가 계속해서 입력되면, 입력된 이산화탄소 농도가 "제 2기준농도(24)"이상인가를 다시 비교 판단한다.
판단 결과, "제 2기준농도(24)"이상이면, 제어부(20)는 차량이 현재 정체, 지체, 서행하여 차실외의 이산화탄소 농도가 차실내 보다 더 높고, 그로 인해 차실내로 유입되는 외기에 다량의 이산화탄소가 포함되어 있는 것으로 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라 "외기차단모드"로 진입하면서 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "외기모드"에서 "내기모드"로 전환시킨다. 따라서, 외기의 도입을 차단한다.
이로써, 이산화탄소 농도가 높은 외기의 도입이 방지된다. 그 결과, 외기의 이산화탄소로 인한 차실내의 공기오염이 방지된다.
한편, 제어부(20)는, "외기차단모드"시에 인테이크 도어(5a)만 "외기모드"에서 "내기모드"로 전환시킬 뿐, 블로어(5b)와 모드도어(5c)와 증발기(5d)는 "졸음방지모드"일 때와 동일하게 제어한다.
따라서, "외기차단모드"일 경우라도, 블로어(5b)의 회전단수가 높고, 각 모드도어(5c)가 벤트모드(Vent Mode)로 제어되며, 증발기(5d)가 작동된다. 이로써, "외기차단모드"일 경우라도, 운전자의 얼굴부분에는 다량의 냉풍이 공급되면서 운전자의 졸음을 방지한다.
그리고 제어부(20)는, "외기차단모드" 상태에서, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 2기준농도(24)"미만으로 저하되면, 차실외의 이산화탄소 농도가 차실내의 이산화탄소 농도 보다 낮아진 것으로 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라, 차실외의 공기가 차실내로 도입되더라도 차실내의 공기오염을 유발하지 않을 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라, 인테이크 도어(5a)를 "내기모드"에서 "외기모드"로 복귀시킨다. 이로써, 외기의 도입을 허용한다.
다시, 도 3을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 차속감지수단(30)을 더 구비한다.
차속감지수단(30)은, 차속센서로 구성되며, 차량의 주행속도를 감지하여 제어부(20)에 입력시킨다.
제어부(20)는, "외기차단모드"로 진입한 상태에서, 차속감지수단(30)으로부터 차량의 주행속도가 입력되면, 입력된 차량의 주행속도가 미리 설정된 "기준차속"이상인지를 판단한다. 예를 들면, 25㎞/h 이상인지를 판단한다.
판단 결과, "기준차속"이상이면, 차량의 정체, 지체, 서행이 풀리면서 차량의 속도가 높아지고, 그로 인해 차실외의 이산화탄소 농도가 낮아진 것으로 판단하여 인테이크 도어(5a)를 "내기모드"에서 "외기모드"로 복귀시킨다. 이로써, 외기의 도입을 허용한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3과 도 5를 참조하면, 공조장치(5)가 온(ON)된 상태에서(S101), 제어부(20)는, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 1기준농도(22)"이상인가를 비교 판단한다(S103).
판단 결과, "제 1기준농도(22)"이상이면, 제어부(20)는 "졸음방지모드"로 진입하면서(S105) 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "외기모드"로 전환시키고, 블로어(5b)의 회전단수를 높이며, 각 모드도어(5c)를 벤트모드(Vent Mode)로 제어하고, 증발기(5d)를 온(ON)시킨다(S107).
그러면, 외부의 신선한 공기를 다량 도입되면서 냉각되고, 냉각된 외기가 운전자의 얼굴부분으로 직접 공급된다. 이로써, 차실내의 이산화탄소 농도가 저감되면서 운전자의 졸음이 방지된다.
한편, 제어부(20)는, "졸음방지모드"로 진입한 상태에서, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 2기준농도(24)"이상인가를 다시 판단한다(S109).
판단 결과, "제 2기준농도(24)"이상이면, 제어부(20)는 현재 차량의 정체, 지체, 서행으로 인해 차실외의 이산화탄소 농도가 차실내 보다 더 높은 것으로 판단하여 "외기차단모드"로 진입한다(S111).
그리고 "외기차단모드"로 진입한 제어부(20)는, 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "외기모드"에서 "내기모드"로 전환시킨다(S113). 그러면, 외기의 이산화탄소 유입이 차단되고, 이로써, 외기의 이산화탄소로 인한 차실내의 공기오염이 방지된다.
한편, 제어부(20)는, "외기차단모드"로 진입한 상태에서, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 2기준농도(24)"미만으로 저하되었는지 또는 차속감지수단(30)으로부터 입력된 차속이 "기준차속"이상인지를 다시 판단한다(S115).
판단 결과, "제 2기준농도(24)"미만이거나 또는 "기준차속"이상이면, 차량의 정체, 지체, 서행이 풀리면서 차실외의 이산화탄소 농도가 낮아진 것으로 판단하고 "졸음방지모드"로 복귀한다(S105).
그리고 "졸음방지모드"로 복귀한 제어부(20)는, 공조장치(5)의 인테이크 도어(5a)를 "내기모드"에서 "외기모드"로 복귀시킨다(S107). 이로써, 외기의 도입이 허용되고, 그 결과, 차실내에는 신선한 외기가 도입되면서 운전자의 졸음을 방지하게 된다.
한편, "졸음방지모드"로 진입한 후, (S109) 단계에서, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 2기준농도(24)"이상이 아니면(S109-1), 즉, "제 2기준농도(24)"미만이면, 제어부(20)는, 가스센서(10)로부터 입력된 차실내의 이산화탄소 농도가 "제 1기준농도(22)"이상인지를 다시 판단한다(S103).
판단 결과, "제 1기준농도(22)"이상이면, "졸음방지모드"를 지속적으로 유지하면서(S105) 공조장치를 제어한다(S107).
반대로, "제 1기준농도(22)"이상이 아니면(S103-1), 즉 "제 1기준농도(22)"미만이면, "졸음방지모드"로부터 종료되면서 원래의 "자동제어모드"상태로 복귀한다(S117). 따라서, 공조장치(5)를 차실내,외의 온도조건에 맞춰 자동제어한다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, "졸음방지모드" 상태에서도 차실내의 이산화탄소 농도가 계속해서 증가될 시에는 외기의 도입을 차단하는 구조이므로, "졸음방지모드" 시에 차실외의 이산화탄소 유입으로 인한 차실내의 오염과 그로 인한 운전자의 졸음현상을 방지할 수 있다.
또한, 차실외의 이산화탄소 농도 증가 여부를, "졸음방지모드" 상태에서의 차실내 이산화탄소 농도 증가를 통해 판단할 수 있는 구조이므로, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 별도의 가스센서가 필요없다.
또한, 차실외의 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 별도의 가스센서가 필요없으므로, 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
5: 공조장치 5a: 인테이크 도어(Intake Door)
5b: 블로어(Blower) 5c: 모드도어(Mode Door)
5d: 증발기 10: 가스센서(Sensor)
20: 제어부 22: 제 1기준농도
24: 제 2기준농도 30: 차속감지수단

Claims (5)

  1. 내기를 도입하기 위한 내기모드와 외기를 도입하기 위한 외기모드로 제어되는 인테이크 도어(5a)와, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어(5b)와, 차실내로 토출되는 공기의 토출방향을 제어하는 모드도어(5c)들과, 차실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기(5d)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    차실내의 이산화탄소 농도를 감지하는 가스센서(10)와;
    상기 가스센서(10)로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 제 1기준농도 이상일 시에는 졸음방지모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어(5a)를 외기모드측으로 제어하고, 상기 가스센서(10)로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 상기 제 1기준농도보다 높은 제 2기준농도 이상일 시에는 외기차단모드로 진입하면서 상기 인테이크 도어(5a)를 내기모드측으로 제어하는 제어부(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(20)는,
    상기 졸음방지모드 시에, 상기 블로어(5b)의 회전단수를 높이고, 상기 모드도어(5c)들을 벤트모드(Vent Mode)로 제어하며, 상기 증발기(5d)를 온(ON)시키고,
    상기 외기차단모드 시에는, 상기 인테이크 도어(5a)만 내기모드측으로 제어하고, 상기 블로어(5b)와 모드도어(5c)들과 증발기(5d)는 상기 졸음방지모드 시와 동일한 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(20)는,
    상기 졸음방지모드 시에, 상기 가스센서(10)로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 상기 제 1기준농도 미만으로 저하되면, 상기 졸음방지모드로부터 종료되면서 상기 공조장치(5)를 원래의 상태로 자동제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부(20)는,
    상기 외기차단모드 시에, 상기 가스센서(10)로부터 입력되는 차실내의 이산화탄소 농도가 상기 제 2기준농도 미만으로 저하되데, 저하된 농도값이 상기 제 1기준농도 이상이면, 상기 외기차단모드에서 졸음방지모드로 복귀하면서 상기 인테이크 도어(5a)를 내기모드에서 외기모드측으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    차량의 주행속도를 감지하는 차속감지수단(30)을 더 포함하며,
    상기 제어부(20)는,
    상기 외기차단모드 시에, 상기 차속감지수단(30)으로부터 입력된 차량의 주행속도가 미리 설정된 기준차속 이상일 시에, 상기 외기차단모드에서 졸음방지모드로 복귀하면서 상기 인테이크 도어(5a)를 내기모드에서 외기모드측으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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