KR101747357B1 - 차량의 능동형 공기 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 능동형 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 특히, 복합 센서모듈을 통해 차량의 실내 및 실외의 정확한 공기 오염원을 검출하고, 상기 실내 중 공기의 오염이라고 추정되는 오염 추정 구역에 대하여 능동적으로 신속하게 공기 정화를 실시하여 탑승객에게 쾌적한 탑승 환경을 제공할 수 있는 이점을 제공한다.

Description

차량의 능동형 공기 정화 장치{An Active Air-purifier for Vehicles}

본 발명은 차량의 능동형 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복합 센서모듈을 통해 차량의 실내 및 실외의 정확한 공기 오염원을 검출하고, 상기 실내 중 공기의 오염이라고 추정되는 오염 추정 구역에 대하여 능동적으로 신속하게 공기 정화를 실시하여 탑승객에게 쾌적한 탑승 환경을 제공할 수 있는 차량의 능동형 공기 정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 차량의 실외의 공기를 전방 기계실로부터 유입하여 공조시킨 후 차량의 실내로 토출시킴으로써 실내를 공조시키거나, 공조되지 않은 공기를 유동시켜 실내를 환기시키는 차량용 공조 유닛이 구비된다.

한편, 최근에는, 능동적으로 차량의 실내 공기의 오염도를 감지하는 복수개의 센서가 구비되어 공기의 오염원의 종류에 따라 능동적으로 실내 공기를 정화시키도록 구성되어 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량용 공조 유닛의 일예는, 복수개의 센서가 실내 곳곳에 산재 구비되어 차실 중 일부의 구역에 대해서만 공기의 오염이 발생할 경우에는 복수개의 센서가 전부 감지하지 못할 수 있고, 복수개의 센서가 모듈화되어 구비되더라도 이는 단순히 센서들을 모아놓은 것에 불과하고, 복수개의 센서가 모듈화되는 경우 부피가 커지며, 각 센서마다의 전원 연결 구성 및 센싱 정보 전송을 위한 통신이 복잡하여 신호 전달이 지연되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소형화되고 정확한 감지가 가능한 복합 센서모듈을 이용하여 차량 실내의 공기 오염원을 신속하게 파악함은 물론, 차량 실내 중 복수개로 구획되도록 설정된 오염 추정 구역을 신속하게 인지하여 빠른 시간 내에 능동적으로 실내 공기를 정화시켜 탑승객의 편의성을 향상시킬 수 있는 차량의 능동형 공기 정화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 차량의 실내 및 실외를 포함하는 차체의 복수 개소에 착탈 가능하게 장착되어, 상기 복수 개소에 해당하는 상기 실내 및 상기 실외의 공기 오염 정도를 개별적으로 감지하는 복합 센서모듈과, 상기 실내의 복수 개소에 설치되되, 상기 복합 센서모듈에 의하여 감지된 상기 실내 및 상기 실외의 공기 오염원의 개별 감지값에 따라 오염 구역으로 판단되는 오염 구역(이하, '오염 추정 구역'이라 약칭함) 내의 공기질을 선택적으로 작동되어 개선시키는 공기질 개선 유닛과, 상기 차량의 실내 공기를 공조시키도록 설치되고, 상기 복합 센서모듈에 따른 상기 오염 추정 구역 내에 공기를 공조시키는 공조 유닛을 포함한다.

여기서, 상기 복합 센서모듈은, 일 방향으로 공기가 유입되어 토출되는 공기 유동 공간이 구비된 센서 케이스와, 상기 센서 케이스의 내부에 배치되고, 상기 공기를 강제 유동시키는 유동 팬과, 상기 센서 케이스의 내부에 상기 공기의 유동 방향으로 직렬 배치되고, 상기 공기에 함유된 각각 상이한 특성을 감지하는 복수의 센서군을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 센서군은, 상기 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서와, 상기 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서와, 상기 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서와, 상기 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복합 센서모듈은, 상기 차체 중 전방부에 해당하는 기계실에 적어도 하나가 배치됨과 아울러, 상기 실내 중 전,후,좌,우측에 각각 이격되게 복수개가 배치될 수 있다.

또한, 상기 오염 추정 구역은, 상기 실내를 복수개의 구역으로 구획하여 설정한 후, 상기 복합 센서모듈에 의하여 감지된 공기 오염원별 개별 감지값과, 상기 공조 유닛의 덕트와 연결된 벤트의 개폐 여부, 상기 공조 유닛에 따른 외기의 실내로의 송풍량, 상기 차량에 구비된 도어 창문의 개폐 여부 및 상기 차량의 주행 속도를 이용하여 패턴인식법 또는 베이지안 추정법으로 결정할 수 있다.

또한, 상기 실내에 구비된 복수개의 시트에의 승객의 착석 여부를 감지하는 복수개의 착석 감지 센서를 더 포함하고, 상기 오염 추정 구역은, 상기 복수개의 착석 감지 센서에 의하여 상기 승객의 착석이 감지되는 구역으로 한정하여 판정될 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 실내의 루프 패널과 전방 윈드쉴드글라스의 경계면에 설치된 오버헤드 콘솔 조립체와, 상기 실내의 루프 패널의 중앙부와, 상기 실내의 리어 백 쉘프 및 상기 실내의 암 레스트부에 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 공기 흡입구가 일측에 형성되고, 공기 토출구가 타측에 형성되며, 상기 복합 센서모듈이 내장되는 내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 공기 흡입구를 통하여 유입된 공기가 유동되는 유동로 상에 상기 공기의 유동 방향과 직교되는 방향으로 순차 배치된 복수개의 필터부와, 상기 내부 공간으로 공기를 흡입한 후 상기 복수개의 필터부를 향하여 강제 토출시키는 유동 팬과, 상기 유동 팬에 의하여 토출되는 공기가 각각 상기 복수개의 필터부 중 특정 필터부로만 유동되도록 특정 유입로를 형성하는 유로 형성 댐퍼를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복합 센서모듈은, 상기 내부 공간 중 상기 공기가 상기 유동 팬을 통과하기 전의 내부 공간에 배치될 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 내부 공간 중 상기 유동 팬과 상기 복수개의 필터부 사이의 상기 유동로에 배치된 제1전극과, 상기 내부 공간 중 상기 복수개의 필터부와 상기 공기 토출구 사이에 배치된 제2전극과, 상기 제1전극에 고전압을 인가하는 고전압 발생부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 복합 센서모듈은, 복수개의 센서군을 포함하고, 상기 복수의 센서군은, 상기 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서와, 상기 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서와, 상기 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서와, 상기 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 필터부는, 상기 특정 유입로 중 하나인 제1유입로를 통하여 공기가 통과하도록 배치된 제1필터와, 상기 특정 유입로 중 다른 하나인 제2유입로를 통하여 공기가 통과하도록 배치된 제2필터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 선택적으로 개폐하도록 구비되고, 상기 제1필터는 정전필터로 구비되고, 상기 제2필터는 탈취필터로 구비될 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 복합 센서모듈로부터 감지된 미세먼지 농도가 제1설정 농도 이상인 경우, 상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로를 개방하되, 상기 제2유입로는 폐쇄시키고, 상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 먼지를 대전시킬 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 복합 센서모듈로부터 감지된 매연 농도가 제1설정 농도 이상인 경우, 상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제2유입로를 개방하되, 상기 제1유입로는 폐쇄시키고, 상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 공기를 이온화시킬 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 미세먼지 농도 및 상기 매연 농도가 제2설정 농도로 낮아진 경우, 상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 모두 개방시키고, 상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 먼지를 대전화시킴과 아울러 상기 제1전극 주변의 공기를 이온화시킬 수 있다.

또한, 상기 공기질 개선 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 수분을 분무시키는 수분 공급부와, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 향을 분사시키는 향 분사부를 더 포함하고, 상기 복합 센서모듈로부터 감지된 온도 및 습도가 설정값에 해당될 경우, 상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 모두 개방시키고, 상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 분사된 수분 또는 향을 이온화시킬 수 있다.

또한, 상기 공조 유닛은, 열역학 사이클로 냉매를 순환시키면서 공기와 열교환하여 토출시키는 공조부와, 상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내로 토출시키거나 상기 실내의 공기를 상기 실외로 토출시키도록 상기 차량에 내설된 덕트부를 포함하고, 상기 덕트부는, 상기 공조부와 연결되되, 상기 실내로부터 은폐되게 내장되고, 상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내의 복수 개소로 유동시키는 유동 덕트와, 상기 유동 덕트로부터 분기되어 상기 실내의 공기를 흡입하여 상기 유동 덕트로 흡입시키거나, 상기 유동 덕트로부터 상기 실내로 공조된 공기를 토출시키는 복수개의 흡토출 덕트를 포함하며, 상기 복수개의 흡토출 덕트는, 상기 실내에 복수개로 설정된 상기 오염 추정 구역에 배치될 수 있다.

또한, 상기 덕트부는, 상기 실외 공기를 외부로부터 상기 유동 덕트로 유입하는 외기 유입 덕트와, 상기 유동 덕트로부터 상기 실외로 공기를 토출시키는 내기 송출 덕트를 더 포함하고, 상기 유동 덕트와 상기 외기 유입 덕트의 연결부에는 제1삼방 댐퍼가 구비되고, 상기 유동 덕트와 상기 내기 송출 덕트의 연결부에는 제2삼방 댐퍼가 구비될 수 있다.

또한, 상기 유동 덕트는, 상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내로 공급하는 공급 덕트와, 상기 실내로부터 공기를 상기 공조부로 배기시키는 배기 덕트와, 상기 공급 덕트 및 상기 차량 후방에 구비된 제1외부 배출구와 연결된 제1내부 덕트와, 상기 배기 덕트 및 상기 차량 후방에 구비된 제2외부 배출구와 연결된 제2내부 덕트를 포함하고, 상기 공급 덕트와 상기 제1내부 덕트의 연결부에는 제3삼방 댐퍼가 구비되고, 상기 배기 덕트와 상기 제2내부 덕트의 연결부에는 제4삼방 댐퍼가 구비될 수 있다.

또한, 상기 복수개의 흡토출 덕트는, 상기 제1내부 덕트 및 상기 제2내부 덕트로부터 분기되고, 상기 제1내부 덕트 및 상기 제2내부 덕트와 상기 복수개의 흡토출 덕트의 연결부에는 각각 흡토출 삼방 댐퍼가 구비될 수 있다.

또한, 상기 복합 센서모듈에 의하여 상기 실내의 공기 오염도가 상기 실외의 공기 오염도보다 큰 것으로 감지된 경우, 상기 제1삼방 댐퍼 및 제3삼방 댐퍼는, 상기 외기 유입 덕트로부터 상기 실외의 공기를 상기 실내로 유입시키도록 조절되고, 상기 제2삼방 댐퍼 및 제4삼방 댐퍼는, 상기 실내의 공기를 상기 실외로 배출시키도록 조절되며, 상기 흡토출 삼방 댐퍼는, 상기 제1내부 덕트로부터 상기 실내로 외부 공기가 토출되고, 상기 제2내부 덕트로 상기 실내의 공기가 흡기되도록 조절될 수 있다.

또한, 상기 복합 센서모듈에 의하여 상기 실외의 공기 오염도가 상기 실내의 공기 오염도보다 큰 것으로 감지된 경우, 상기 제1삼방 댐퍼는 상기 실외 공기가 유입되지 않도록 조절되고, 상기 제2삼방 댐퍼는 상기 실내 공기가 실외로 토출되지 않도록 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 복수개의 센서군을 시료 공기를 강제 유동시키고, 시료 공기의 유동 방향으로 직렬 배치하여 각 센서들의 위치 조합에 따른 편차를 줄임으로써 센서모듈을 소형화시킴은 물론 감지값의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 차량의 실내 중 복수 개소에 공기질 개선 유닛을 설치하여, 복합 센서모듈에 의하여 오염 추정 구역으로 판정된 구역만을 신속하게 공기 정화시킴으로써 정화의 신속성을 도모할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 기존의 차량용 공조 유닛 외에 차량의 실내 공기 및 실외 공기를 배출 또는 유입시키는 유동 덕트를 마련함으로써 차량의 실외 공기 오염도 및 실내 공기 오염도의 차이에 따른 개별적인 공기 정화를 실시하여 차량 탑승객이 차량의 주행 내내 쾌적한 탑승 환경을 조성하는 효과를 가진다.

넷째, 다양한 공기 정화 모드로 오염 추정 구역의 신속한 공기 정화를 도모할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예의 구성 중 복합 센서모듈의 설치 위치를 나타낸 개념도이고,
도 2는 도 1의 구성 중 복합 센서모듈의 구성을 나타낸 단면도이며,
도 3은 오염 추정 구역을 추정하기 위한 추정법을 나타낸 모식도이고,
도 4a 및 도 4b는 제조 방식에 따른 제어 과정을 나타낸 블록도이며,
도 5는 도 1의 구성 중 공기질 개선 유닛의 설치 위치를 나타낸 개념도이고,
도 6은 도 1의 공기질 개선 유닛의 구성을 나타낸 단면도이며,
도 7은 도 1의 공기질 개선 유닛의 작동 관계를 나타낸 단면도이고,
도 8은 공조 유닛의 추가 덕트를 나타낸 개념도이며,
도 9는 공조 유닛의 추가 덕트를 나타낸 평면도이고,
도 10은 다양한 환기 모드를 나타낸 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예의 구성 중 복합 센서모듈의 설치 위치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 구성 중 복합 센서모듈의 구성을 나타낸 단면도이며, 도 3은 오염 추정 구역을 추정하기 위한 추정법을 나타낸 모식도이고, 도 4a 및 도 4b는 제조 방식에 따른 제어 과정을 나타낸 블록도이며, 도 5는 도 1의 구성 중 공기질 개선 유닛의 설치 위치를 나타낸 개념도이고, 도 6은 도 1의 공기질 개선 유닛의 구성을 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 1의 공기질 개선 유닛의 작동 관계를 나타낸 단면도이고, 도 8은 공조 유닛의 추가 덕트를 나타낸 개념도이며, 도 9는 공조 유닛의 추가 덕트를 나타낸 평면도이고, 도 10은 다양한 환기 모드를 나타낸 모식도이다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 도 1에 참조된 바와 같이, 차량의 실내 및 실외를 포함하는 차체(1)의 복수 개소에 착탈 가능하게 장착되어, 상기 복수 개소에 해당하는 실내 및 실외의 공기 오염 정도를 개별적으로 감지하는 복합 센서모듈(10)을 포함한다.

여기서, 복합 센서모듈(10)은, 실외 공기(이하, '외기'라 한다)의 오염도를 감지할 수 있도록 바람직하게는 차체(1)의 전방부에 해당하는 엔진이 구비된 기계실에 적어도 하나(10a)가 구비될 수 있다. 차종에 따라서는 차체(1)의 전방부에 기계실이 구비되지 않은 경우, 외기가 차량의 실내로 유입되기 전의 차체(1)의 어디라도 복합 센서모듈(10)이 구비되어도 좋다.

또한, 복합 센서모듈(10)은, 차량의 실내의 복수 개소(10b)에 구비될 수 있다. 차량의 실내를 승객이 탑승하는 시트(50)를 기준으로 할 경우, 운전석 시트(50)와 조수석 시트(50)가 구비된 부분을 전방부라 정의하고, 운전석 시트(50)와 조수석 시트(50)의 후방에 구비된 좌우 승객 시트(50)가 구비된 부분을 후방부라 정의할 경우, 전방부의 좌우에 각각 1개소 및 후방부의 좌우에 각각 1개소가 구비될 수 있다.

복합 센서모듈(10)은, 단독으로 상술한 위치에 구비되어도 무방하고, 후술하는 공기질 개선 유닛(30)의 일 구성으로서 공기질 개선 유닛(30)의 설치 위치에 구비되어도 무방하다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복합 센서모듈(10)이 차량의 실내를 후술하는 복수 개소의 오염 추정 구역으로 구분할 수 있는 한도에서 차량 실내의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.

복합 센서모듈(10)은, 일 방향으로 공기가 유입되어 토출되는 공기 유동 공간이 구비된 센서 케이스(11)와, 센서 케이스(11)의 내부에 배치되고, 공기를 강제 유동시키는 유동 팬(13)과, 센서 케이스(11)의 내부에 공기의 유동 방향으로 직렬 배치되고, 공기에 함유된 각각 상이한 특성을 감지하는 복수의 센서군(12)을 포함할 수 있다.

여기서, 센서 케이스(11)의 내부로 유입되어 토출되는 공기는, 복수의 센서군(12)에 의하여 차량의 실내 공기의 오염도를 측정하기 위한 시료 공기로써의 성질을 가지며, 실질적으로 복수의 센서군(12)에 의하여 시료 공기가 정화되는 것은 아님에 주의하여야 한다.

센서 케이스(11)의 일측에는 공기가 유입되기 위한 시료 공기 유입부(14)가 구비되고, 센서 케이스(11)의 타측에는 복수의 센서군(12)에 의하여 측정된 공기가 토출되는 시료 공기 토출부(15)가 구비된다. 시료 공기 유입부(14) 및 시료 공기 토출부(15)는 복수의 센서군(12)의 설치 방향에 대하여 일직선을 이루도록 배치됨이 바람직하다. 이는, 시료 공기의 오염도를 측정하기 위한 복수의 센서군(12)의 위치 편차를 줄이기 위함이다.

센서 케이스(11) 내에서 공기를 강제 유동시키는 유동 팬(13)은, 시료 공기 유입부(14) 및 시료 공기 토출부(15) 중 어느 한 곳에 근접되게 설치되어도 무방하나, 복수의 센서군(12)에 의한 신뢰할만한 시료 공기의 오염도 측정을 위해 팬의 회전에 따른 난류의 발생이 적도록 시료 공기가 복수의 센서군(12)을 지나 유동되는 시료 공기 토출부(15)에 근접되게 설치됨이 바람직하다.

복수의 센서군(12)은, 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서(12a)와, 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서(12b)와, 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서(12c)와, 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서(12d)를 포함한다.

온습도 감지 센서(12a)와, 미세먼지 감지 센서(12b)와, 이산화탄소 감지 센서(12c) 및 매연 감지 센서(12d)는 센서 케이스(11)의 내부에서 공기의 유동 방향에 대하여 그 선후를 가리지 않고 임의로 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서는, 복수의 센서군(12)의 예시로써, 위 4가지의 센서를 채용하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 공기의 오염원을 구분할 수 있는 센서라면 위 4가지의 센서 중 일부 또는 전부가 교체되어도 무방하다고 할 것이다.

복합 센서모듈(10)은, 상술한 바와 같이, 차량의 실내의 복수 개소에 배치되어 각 구역별로 정확한 공기의 오염원을 검출함은 물론 차량의 실내 중 일부의 구역에 대해서만 공기의 오염이 검출되더라도 이 결과값을 이용하여 후술하는 공기질 개선 유닛(30)을 작동시켜 신속한 공기 정화가 이루어지도록 하는 기초가 될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 차량의 능동적 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 도 1 및 도 3에 참조된 바와 같이, 차량의 실외 및 실내를 촬영하는 촬영수단(3)을 더 포함할 수 있다.

촬영수단(3)은, 차량에 구비된 미도시의 네비게이션 시스템과 연동되어 현재 주행 차량의 위치에 따른 차량 내부 및 차량 외부의 모습을 촬영하는 카메라 기능을 수행한다.

이와 같은 촬영수단(3)에 의하여 수집된 정보에 의하여 후술하는 공기질 개선 유닛(30) 및 차량의 창문 개폐 장치(5)의 개폐 작동을 제어하는 기초 자료로 활용될 수 있다.

촬영수단(3)은 현재 주행 차량 주위의 조도를 측정하는 조도 센서로서의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 촬영수단(3)에 의하여 촬영된 후 처리되는 이미지를 통하여 현재 주행 차량 주위의 조도로 환산할 수 있는 것이다.

또한, 촬영수단(3)은, 특히, 차량 내부 중 운전자를 촬영함으로써 현재 운전자의 감정 상태를 파악하는 기초 자료를 제공할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.

한편, 본 발명에 따른 차량의 능동적 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 실내의 복수 개소에 설치되되, 복합 센서모듈(10)에 의하여 감지된 실내 및 실외의 공기 오염원의 개별 감지값에 따라 오염 구역으로 판단되는 오염 구역(이하, '오염 추정 구역'으로 약칭한다) 내의 공기질을 선택적으로 작동되어 개선시키는 공기질 개선 유닛(30)과, 차량의 실내 공기를 공조시키도록 설치되고, 복합 센서모듈(10)에 따른 오염 추정 구역 내에 공기를 공조시키는 공조 유닛을 더 포함할 수 있다.

여기서, 오염 추정 구역이라 함은, 차량의 실내 공간 중 임의로 설정되는 공간을 의마하되, 차량의 실내의 공기질을 판단할 수 있는 다양한 조건들을 대입하여 패턴인식 또는 베이지안 추정법을 이용하여 획득될 수 있는 기 설정된 공간을 말한다.

차량의 실내의 공기질을 판단할 수 있는 다양한 조건들은, 상술한 복합 센서모듈(10)의 차량 실내 및 실외에서의 설치 위치 및 OSA/REC값, 공조 유닛의 벤트 개폐 여부, 공조 유닛의 송풍량, 차량 도어의 창문 개폐 여부 및 주행 차량의 속도가 될 수 있다.

패턴인식 또는 베이지안 추정법을 이용하여 획득될 수 있는 결과치는, 상술한 오염 추정 구역 뿐만 아니라 추정된 오염 추정 구역의 오염 물질의 농도 및 복합 센서모듈(10)을 통하여 감지된 우선 제거 오염 물질을 더 포함할 수 있다.

특히, 오염 추정 구역은 실질적으로 차량 실내에 탑승한 승객이 위치한 곳으로 설정될 경우 보다 신속하게 복합 센서모듈(10)에 의하여 감지된 후 공기질 개선 유닛(30) 및 공조 유닛을 통하여 정화시켜 탑승한 승객이 공기의 오염으로부터 빠른 시간 내에 벗어날 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 실내에 구비된 복수개의 시트(50)에의 승객의 착석 여부를 감지하는 복수개의 착석 감지 센서(15)를 더 포함할 수 있다. 오염 추정 구역은, 복수개의 착석 감지 센서(15)에 의하여 승객의 착석이 감지되는 구역으로 한정하여 판정될 수 있다. 이는 불필요한 공기질 개선 유닛(30) 및 공조 유닛의 작동을 방지하여 에너지의 소모를 줄이기 위함이다.

한편, 공기질 개선 유닛(30)은, 상술한 바와 같이, 복수 개소로 구분되는 오염 추정 구역 내의 공기질을 개선시키는 기능을 수행하므로, 오염 추정 구역으로 설정되는 개수만큼 복수개로 구비됨이 바람직하다.

보다 상세하게는, 공기질 개선 유닛(30)은, 실내의 루프 패널(도면부호 미표기)과 전방 윈드쉴드글라스(도면부호 미표기)의 경계면에 설치된 오버헤드 콘솔 조립체(30A)와, 실내의 루프 패널의 중앙부(30B)와, 실내의 리어 백 쉘프(후방 선반부)(30C)와, 실내의 암 레스트부(30D)(차량의 전후좌우에 구비된 각 차량 도어의 내측면에 구비된 암 레스트부 또는 복수개의 시트(50)에 개별 구비된 암 레스트부를 포함한다)에 각각 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이의 위치에 한정되어야 하는 것은 아니고, 오염 추정 구역 내의 적정한 위치라면 어느 위치에 배치되는 것도 가능하다.

공기질 개선 유닛(30)은, 공기 흡입구(39A)가 일측에 형성되고, 공기 토출구(39B)가 타측에 형성되며, 복합 센서모듈(10)이 내장되는 내부 공간을 가지는 하우징과, 공기 흡입구(39A)를 통하여 유입된 공기가 유동되는 유동로 상에 공기의 유동 방향과 직교되는 방향으로 순차 배치된 복수개의 필터부(31A,31B)와, 내부 공간으로 공기를 흡입한 후 복수개의 필터부(31A,31B)를 향하여 강제 토출시키는 송풍팬(34)과, 송풍팬(34)에 의하여 토출되는 공기가 복수개의 필터부(31A,31B) 중 특정 필터부로만 유동되도록 특정 유입로를 형성하는 유로 형성 댐퍼를 포함할 수 있다.

여기서, 복합 센서모듈(10)은, 공기질 개선 유닛(30)의 하우징에 내장형으로 배치되어도 좋고, 상술한 바와 같이, 별도의 구성으로 구비되어 공기질 개선 유닛(30)의 작동의 원인이 되는 실내 공기의 오염도를 감지하는 것도 가능하다. 복합 센서모듈(10)이 공기질 개선 유닛(30)의 하우징의 내부에 구비된 경우 공기의 유동 저항을 최소화할 수 있는 곳에 배치됨이 바람직하다. 따라서, 하우징의 내부 공간 중 공기가 송풍팬(34)을 통과하기 전의 내부 공간에 배치됨이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 공기질 개선 유닛(30)은, OEM 방식으로 제조되어 차량의 제조 단계에서 차체(1)에 장착될 수 있음은 물론, After Market 타입으로 제조되어 소비자의 선택에 따라 구매 후 소비자에 의한 장착이 이루어지도록 설계되는 것도 가능하다.

공기질 개선 유닛(30)이 OEM 방식으로 제조되어 차체(1)에 설치된 경우에는, 도 4a에 참조된 바와 같이, 복합 센서 모듈에 의하여 오염 추정 구역 내의 실내의 공기 오염이 감지되면, 해당하는 오염 추정 구역 내에 구비된 공기질 개선 유닛(30)이 자동으로 가동되거나, 뒤에 상세하게 설명할 공조 유닛을 통해 차량 실내의 공기의 유동을 변경시켜 해당하는 오염 추정 구역 내의 오염된 공기가 신속하게 정화되도록 가동한다.

또한, 공기질 개선 유닛(30)이 After Market 타입으로 제조되어 차체(1)에 설치된 경우에는, 도 4b에 참조된 바와 같이, 복합 센서 모듈에 의하여 오염 추정 구역 내의 실내의 공기 오염이 감지되면, 감지된 개별 오염 추정 구역 내에 공기질 개선 유닛(30)이 구비된 경우에는 공기질 개선 유닛(30)과 함께 공조 유닛을 병행 가동하고, 공기질 개선 유닛(30)이 구비되지 않은 경우에는 공조 유닛 만을 개별 가동시켜 오염 추정 구역 내의 오염된 공기가 신속하게 정화되도록 한다.

한편, 복수개의 필터부(31A,31B)는, 하우징 내에서 공기가 유동되는 유동로 상에 공기의 유동 방향과 직교되는 방향으로 순차 배치되는 바, 하우징 내부로 유입된 공기는 복수개의 필터부(31A,31B) 중 반드시 어느 하나 만을 통과하도록 구비되는 것을 의미한다.

이는 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 복합 센서모듈(10)에 의하여 개별 감지된 공기 오염원별 개별 감지값을 토대로 해당하는 공기 오염원을 보다 효율적으로 신속하게 제거하도록 하기 위함이다.

여기서는, 이해의 편의를 위하여 복수개의 필터부(31A,31B)는, 하우징의 내부에 2개가 순차 배치된 것으로 전제함과 아울러, 특정 유입로도 마찬가지로 2개로 구성되는 것으로 전제하여 설명한다.

보다 상세하게는, 공기질 개선 유닛(30)은, 도 6에 참조된 바와 같이, 송풍팬(34)에 의하여 도면상 우측에서 좌측으로 공기가 유동되도록 구비되고, 하우징의 우측에는 실내 공기가 유입되는 공기 흡입구(39A)가 형성되며, 하우징의 좌측에는 실내 공기가 정화되어 토출되는 공기 토출구(39B)가 형성된다.

공기 흡입구(39A)에 근접되는 하우징의 내부 공간에 송풍팬(34)이 구비되고, 공기 토출구(39B)에 근접되는 하우징의 내부 공간에 실내 공기가 어느 하나 만을 통과하도록 2개의 필터부가 배치되고, 2개의 필터부와 송풍팬(34) 사이에는 각 필터부로 공기의 유입로가 형성되는 특정 유입로가 2개 형성된다. 특정 유입로는, 유로 형성 댐퍼에 의하여 2개의 필터부 중 어느 한 방향 또는 양 방향으로 형성된다.

한편, 공기질 개선 유닛(30)은, 하우징의 내부 공간 중 송풍팬(34)과 복수개의 필터부(31A,31B) 사이의 유동로에 배치된 제1전극(37)과, 내부 공간 중 복수개의 필터부(31A,31B)와 공기 토출구(39B) 사이에 배치된 제2전극(38)과, 제1전극(37)에 고전압을 인가하는 고전압 발생부(36)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 2개의 필터부 중 하나는 대전된 먼지 입자가 집진되는 고기류 필터(HAF:High Air Flow Filter)로서, 정전필터(31A)일 수 있고, 나머지 하나는 공기 중의 냄새 입자가 걸러지는 탈취필터(31B)일 수 있다.

하우징의 내부 공간으로 흡입된 공기 중의 미세먼지 또는 공기 중의 냄새가 각각 정전필터(31A)와 탈취필터(31B)에 걸러지는 원리는 다음과 같다.

먼저 정전필터(31A)에 미세먼지가 걸러지는 과정을 살펴보면, 도 7의 (a)에 참조된 바와 같이, 복합 센서모듈(10)의 복수의 센서군(12) 중 미세먼지 감지 센서(12b)에 의하여 실외로부터 실내로 미세먼지의 유입이 감지되거나, 오염 추정 구역으로 인정되는 실내 공간에 공기의 오염원이 제1설정 농도 이상으로 검출된 경우, 고전압 발생부(36)가 제1전극(37)에 고전류를 인가하면 제1전극(37)이 확산대전기로서 기능하면서 공기 중의 먼지입자를 대전시킨다. 이와 같이 대전된 먼지입자는 극성이 상이한 제2전극(38)을 향하여 이동하는 도중 정전필터(31A)에 걸러지는 것이다.

다음으로 탈취필터(31B)에 매연 등 냄새입자가 걸러지는 과정을 살펴보면, 도 7의 (b)에 참조된 바와 같이, 복합 센서모듈(10)의 복수의 센서군(12) 중 매연감지 센서에 의하여 실외로부터 실내로 매연의 유입이 감지되거나, 오염 추정 구역으로 인정되는 실내 공간에 공기의 오염원이 제1설정 농도 이상으로 검출된 경우, 고전압 발생부(36)가 제1전극(37)에 고전류를 인가하면 제1전극(37)이 이오나이져로서 기능하면서 공기 중의 냄새입자를 이온화시킨다. 이와 같이 이온화된 냄새입자는 극성이 상이한 제2전극(38)을 향하여 이동하는 도중 탈취필터(31B)에 걸러지게 된다.

특히, 유로 형성 댐퍼는, 복합 센서모듈(10)에 의하여 미세먼지에 따른 실내 공기 오염이 감지된 경우 탈취필터(31B)로의 특정 유입로(이하, '제2유입로(32B)'라 칭함)를 폐쇄함과 아울러 정전필터(31A)로의 특정 유입로(이하, '제1유입로(32A)'라 칭함)는 개방시키며, 반대로 복합 센서모듈(10)에 의하여 매연에 따른 실내 공기 오염이 감지된 경우 정전필터(31A)로의 제1유입로(32A)를 폐쇄함과 아울러 탈취필터(31B)로의 제2유입로(32B)는 개방시키도록 작동된다.

그러나, 반드시 유로 형성 댐퍼로 하여금 반드시 제1유입로(32A) 및 제2유입로(32B) 중 어느 하나를 개방시키거나 어느 하나를 폐쇄시키도록 하여야 하는 것은 아니고, 공기질 개선 유닛(30)에 의하여 실내 공기의 공기질이 각각 미세먼지의 제1설정 농도 및 매연의 제1설정 농도보다 낮은 농도인 제2설정 농도로 낮아진 경우, 제1유입로(32A) 및 제2유입로(32B)를 모두 개방시키고, 고전압 발생부(36)가 제1전극(37)에 고전류를 인가하면 제1전극(37)이 먼지입자에 대해서는 확산대전기로서 기능함과 동시에 냄새입자에 대해서는 이오나이져로서 기능함으로써 공기 중의 미세먼지 및 매연을 동시에 정화시키도록 작동될 수 있다.

아울러, 공기질 개선 유닛(30)은, 도면에 도시되지 않았으나, 하우징의 내부 공간에 배치되고, 수분을 분무시키는 수분 공급부와, 하우징의 내부 공간에 배치되고, 향을 분사시키는 향 분사부를 더 포함할 수 있다.

공기질 개선 유닛(30)은, 복합 센서모듈(10)의 복수의 센서군(12) 중 온습도 감지 센서(12a)에 의하여 감지된 차량의 실내 온도 및 습도가 설정값에 해당될 경우, 유로 형성 댐퍼로 하여금 제1유입로(32A) 및 제2유입로(32B)를 모두 개방시키도록 함과 아울러, 고전압 발생부(36)로 하여금 제1전극(37)에 고전류를 인가하여 제1전극(37) 주변으로 분사된 수분 또는 향을 대전시키는 확산대전기로서 기능하도록 하여 정전분무 방식으로 제2전극(38)을 향하여 방출되도록 함으로써 승객에게 쾌적한 탑승 환경을 조성할 수 있다.

이와 같이 작동되는 공기질 개선 유닛(30)에 의한 타겟팅화된 오염 추정 구역의 신속하고도 신뢰할만한 공기 정화는, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예에서, 미세먼지, 매연을 동시에 제거함은 물론, 전체적인 공기의 유동 저항이 작고, 송풍팬(34)에 의한 풍량이 증가하여 오염 추정 구역을 단시간 내에 일정수준까지 정화시킬 수 있으므로 공기 정화 성능을 향상시키는 이점을 가진다.

한편, 본 발명에 따른 차량의 능동적 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예에서, 공조 유닛은, 열역학 사이클로 냉매를 순환시키면서 공기와 열교환하여 토출시키는 공조부(100)와, 공조부(100)로부터 공조된 공기 또는 실외 공기(이하, '외기'라 칭한다)를 실내로 토출시키거나 실내 공기(이하, '내기'라 칭한다)를 실외로 토출시키도록 차량에 내설된 덕트부를 포함할 수 있다.

여기서, 덕트부는, 개념상 공조부(100)로부터 공조된 공기를 유동시키는 기존 덕트와, 본 발명에 따른 차량의 능동적 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예를 통하여 제안하는 것으로서, 기존 덕트에 더하여 내기 및 외기를 능동적으로 흡토출시킬 수 있도록 추가 구성된 추가 덕트를 의미하는 것으로 이해하면 족하다.

덕트부는, 공조부(100)와 연결되되, 실내로부터 은폐되게 내장되고, 공조부(100)로부터 공조된 공기를 실내의 복수 개소로 유동시키는 유동 덕트와, 유동 덕트로부터 분기되어 실내의 공기를 흡입하여 유동 덕트로 흡입시키거나, 유동 덕트로부터 실내로 공조된 공기를 토출시키는 복수개의 흡토출 덕트(117A-D)를 포함할 수 있다.

흡토출 덕트(117A-D)는, 상술한 오염 추정 구역의 공기 오염을 신속하게 제거할 수 있도록 바람직하게는 설정된 오염 추정 구역의 개수만큼 복수개가 배치됨이 바람직하고, 각 오염 추정 구역마다 하나씩 구비됨이 더욱 바람직하다.

나아가, 덕트부는, 외기를 외부로부터 유동 덕트로 유입하는 외기 유입 덕트(111A)와, 유동 덕트로부터 실외로 내기를 토출시키는 내기 송출 덕트(111B)를 더 포함할 수 있다.

유동 덕트와 외기 유입 덕트(111A)의 연결부에는 도 9에 참조된 바와 같이, 제1삼방 댐퍼(V1)가 구비되고, 유동 덕트와 내기 송출 덕트(111B)의 연결부에는 제2삼방 댐퍼(V2)가 구비될 수 있다.

한편, 유동 덕트는, 공조부(100)로부터 공조된 공기를 실내로 공급하는 공급 덕트(112A)와, 실내로부터 공기를 공조부(100)로 배기시키는 배기 덕트(112B)와, 배기 덕트(112B) 및 차량 후방에 구비된 제1외부 배출구(119A)와 연결된 제1내부 덕트(113)와, 배기 덕트(112B) 및 차량 후방에 구비된 제2외부 배출구(119B)와 연결된 제2내부 덕트(114)를 포함할 수 있다.

제1내부 덕트(113)는, 도면상 차체(1)의 좌측부에 해당하는 상부 공간 또는 하부 공간 중 어느 하나에 전후 방향으로 길게 배치될 수 있고, 제2내부 덕트(114)는, 도면상 차체(1)의 우측부에 해당하는 상부 공간 또는 하부 공간 중 어느 하나에 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.

공급 덕트(112A)와 제1내부 덕트(113)의 연결부에는 제3삼방 댐퍼(V3)가 구비되고, 배기 덕트(112B)와 제2내부 덕트(114)의 연결부에는 제4삼방 댐퍼(V4)가 구비된다.

또한, 복수개의 흡토출 덕트(117A-D)는, 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)로부터 각각 분기됨이 바람직하고, 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)와 복수개의 흡토출 덕트(117A-D)의 각 연결부에는 흡토출 삼방 댐퍼(Va-Vd)가 구비될 수 있다.

여기서, 삼방 댐퍼라 함은, 일종의 밸브로써 연결부를 중심으로 분기되는 3개의 유로 중 하나의 유로는 폐쇄시키고 나머지 2개의 유로를 개방시킴으로써 유로를 변경시키기 위한 구성이고, '삼방 밸브' 및 '유로 변경 밸브' 등 여하한 명칭으로 사용되는 경우에도 상술한 유로 변경 기능을 가지는 한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 당연하다.

상술한 유동 덕트를 포함하는 본 발명의 바람직한 일실시예에서 제안하고 있는 추가 덕트의 구성은 기존 덕트에 더하여 복합 센서모듈(10) 및 공기질 개선 유닛(30)을 통해 오염 추정 구역을 타겟팅화해서 신속하게 공기를 정화시킬 수 있도록 기여하는 점에서 기술적인 특징이 있는 것에 불과하고, 실질적으로 추가 덕트의 각 구성은 차종, 차량의 크기, 설치 비용 및 그 목적에 따라 더 추가되거나 감소될 수 있음에 유의하여야 한다. 또한, 후술하는 공조 유닛을 통한 공기 정화 방법은 단순히 예시적인 것에 불과할 뿐, 진정한 권리범위는 특허청구범위로부터 이해되어야 할 것이다.

상기와 같이 구성되는 공조 유닛의 작동 모습을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복합 센서모듈(10)에 의하여 실내의 공기 오염도가 실외의 공기 오염도 보다 큰 것으로 감지된 경우, 제1삼방 댐퍼(V1) 및 제3삼방 댐퍼(V3)는, 외기 유입 덕트(111A)로부터 외기를 실내로 유입시키도록 조절되고, 제2삼방 댐퍼(V2) 및 제4삼방 댐퍼(V4)는, 내기를 실외로 배출시키도록 조절되며, 흡토출 삼방 댐퍼(Va-Vd)는, 제1내부 덕트(113)로부터 실내로 외기가 토출되고, 제2내부 덕트(114)로 내기가 흡기되도록 조절될 수 있다.

즉, 실내가 실외보다 공기 오염도가 크면, 신속하게 제1삼방 댐퍼(V1) 및 제3삼방 댐퍼(V3)를 조절하여 외기를 실내로 유입시키되, 흡토출 삼방 댐퍼(Va-Vd) 중 복합 센서모듈(10)에 의하여 실질적으로 오염 추정 구역으로 판단되는 구역에 해당되는 흡토출 덕트(117A-D)를 통하여 외기가 실내로 토출되도록 작동된다.

반면, 복합 센서모듈(10)에 의하여 실외의 공기 오염도가 실내의 공기 오염도보다 큰 것으로 감지된 경우, 제1삼방 댐퍼(V1)는 외기가 유입되지 않도록 조절되고, 제2삼방 댐퍼(V2)는 내기가 실외로 토출되지 않도록 조절된다.

즉, 실외가 실내보다 공기 오염도가 크면, 외기의 실내 유입은 바람직하지 않으므로, 공조 유닛의 공조부(100)는 내기 모드로 전환하여 작동시키되, 상술한 공기질 개선 유닛(30) 만으로 해당 오염 추정 구역의 공기만을 신속하게 정화시키도록 작동 제어함이 바람직하다.

도 10은 흡토출 덕트(117A-D)의 실내 적정 배치에 따라 활용할 수 있는 다양한 실내 환기 모드를 모식화한 도면이다.

흡토출 덕트(117A-D)는 상술한 바와 같이, 실내 중 다양한 곳에 배치됨으로써 도 10에 구비된 다양한 실내 환기 모드를 구현할 수 있다. 다만, 상세한 설명에 앞서, 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)는 차체(1)의 길이 방향으로 좌우에 길게 형성되되, 실내의 상부측 및 하부측으로 각각 분기되도록 구비됨과 아울러, 복수개의 흡토출 덕트(117A-D)가 오염 추정 구역을 보다 효과적으로 환기시켜 정화할 수 있는 곳에 배치되는 것으로 전제하기로 한다.

실내 환기 모드를 보다 상세하게 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1환기 모드는, 외기 유입 덕트(111A)를 통하여 외기를 도입하여 공급 덕트(112A)를 통하여 실내의 상부측에 배치된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)를 통하여 외기를 유동시킨 다음 실내로 배출시켜 실내를 환기시킨 후 제1외부 배출구(119A) 및 제2외부 배출구(119B)를 통하여 배출시키는 환기 방법이다. 실내 중 상부측의 공기 오염을 신속하게 정화시키기 위한 환기 모드이다.

제2환기 모드는, 제1환기 모드와 유사하게 외기를 도입하여 실내의 하부측에 배치된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)를 통하여 외기를 유동시킨 다음 실내의 후방측 하부에 구비된 흡토출 덕트(117A-D)를 이용하여 실내로 배출시켜 전방 상측으로 다시 순환시켜 제1외부 배출구(119A) 및 제2외부 배출구(119B)를 통하여 배출시키는 환기 방법이다. 실내 중 후방측의 공기 오염을 정화시킴은 물론 실내 전부에 대하여 공기의 순환이 이루어지도록 하는 환기 모드이다.

제3환기 모드는, 공조부(100)를 내기 모드로 전환함과 아울러, 외기의 실내 도입 없이 내기만을 재순환시키는 모드이다. 실외의 공기 오염도가 실내의 공기 오염도보다 큰 경우 활용될 수 있는 환기 모드이다.

제4환기 모드는, 제3환기 모드와 유사하나, 실내의 하부측에 구비된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)의 전방측 및 후방측 흡토출 덕트(117A-D)를 통하여 내기를 재순환시키는 환기 모드이다.

제5환기 모드는, 외기를 도입하여 실내의 상측으로 토출하는 환기 모드로써, 실외의 공기 오염도가 실내의 공기 오염도보다 작은 경우 활용할 수 있는 환기 모드이다. 실내에 PM이 많을 경우 실내의 내부 먼지의 비산을 막으면서 외부로 배출시키기에 유용하다.

제6환기 모드는, 제5환기 모드와 유사하고, 오염 추정 구역의 위치의 변경에 의하여 변형된 환기 모드로 이해되면 족하다.

제7환기 모드는, 실내 재순환 모드로써, 상부측에 구비된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)의 흡토출 덕트(117A-D)를 통하여 실내로 공기를 토출시키고, 하부측에 구비된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)의 흡토출 덕트(117A-D)를 통하여 공기를 흡입시키는 환기 모드이다. 실외의 공기 오염도가 실내의 공기 오염도보다 높고, 실내에 PM이 많을 경우 유용하게 활용할 수 있다. 실내의 내부 먼지의 비산을 막으면서 하부측 흡토출 덕트(117A-D)로 흡입할 때 먼지입자를 필터링하여 제거한 후 정화된 공기를 다시 실내로 토출시킬 수 있다.

제8환기 모드는, 제6환기 모드와 제7환기 모드를 혼합한 형태의 환기 모드로 이해할 수 있다. 실외 공기의 오염도가 실내의 공기 오염도보다 높으면서, 실내 이산화탄소 농도가 높을 경우 외기와 내기를 혼합하여 승객에게 공급하고 일부는 상부측에 구비된 제1내부 덕트(113) 및 제2내부 덕트(114)의 흡토출 덕트(117A-D)를 통하여 배출시킨다. 이 환기 모드는, 이산화탄소가 발생하는 승객의 호흡기 위치에서 배기를 하게 되므로 이산화탄소를 효율적으로 배기하는 데 유리한 환기 모드이다.

제9환기 모드는, 외기를 도입하여 실내를 정화시킴과 아울러 공조부(100)의 전열기(특히, 증발기)를 통과시켜 증발기를 건조시키는 환기 모드이다. 주차시 혹은 필요시에 내기를 외기 도입 덕트를 통하여 배기하여 외기 도입 덕트에 쌓인 먼지 및 냄새를 제거하면서 증발기를 건조시킨다.

제10환기 모드 및 제11환기 모드는, 주로 상술한 다양한 환기 모드와 결합되어 사용되는 환기 모드로써, 흡토출 덕트(117A-D)의 추가 구성 및 홉토출 덕트의 토출 방향을 자유롭게 변경 설정함으로써 구현 가능한 환기 모드이다.

상술한 다양한 환기 모드는, 추가 덕트 및 이에 구비된 복수개의 삼방 댐퍼의 다양한 작동 제어를 통하여 구현될 수 있다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 다른 일실시예는, 현재 주행 차량의 창문의 개폐 여부를 감지하는 창문상태 감지부와, 창문을 개폐하는 창문 개폐장치를 더 포함할 수 있다.

창문상태 감지부를 통하여 창문의 개폐 여부 및 개폐 정도 정보를 수집하고, 아울러 상술한 복합 센서모듈(10)에 의하여 감지된 실내 및 실외의 공기 오염원에 따라 창문 개폐장치의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서는, 복합 센서모듈(10)을 통하여 감지된 실내 및 실외의 공기 오염원에 따라 공기질 개선 유닛(30) 또는 공조 유닛을 통한 차량의 실내 및 실외의 폐쇄 상태에서의 공기 정화를 시도하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 적극적으로 창문 개폐장치의 작동을 제어함으로써 구현된다.

예컨대, 네비게이션 시스템과 연동됨과 아울러, 조도 센서로서의 기능을 수행하는 촬영수단(3)에 의해, 현재 창문이 개방된 상태에서 공기질 저하가 예상되는 구간(특히, 터널 등)에 대한 현재 주행 차량의 진입 또는 이탈 여부를 감지함으로써 창문 개폐장치를 적절하게 제어할 수 있다.

보다 상세하게는, 현재 주행 차량이 터널 등의 공기질 저하가 예상되는 구간으로 진입하는 것으로 감지될 경우, 창문상태 감지부에 의하여 창문이 개방된 상태이면 복합 센서모듈(10)에 의한 실내의 공기 오염도가 설정 오염도 이하인 경우 창문 개폐장치로 하여금 자동으로 창문을 폐쇄시키도록 작동시키고 복합 센서모듈(10)에 의한 실내의 공기 오염도가 설정 오염도를 초과할 경우에는 창문을 그대로 개방된 상태로 유지하도록 제어할 수 있다.

반대로, 현재 주행 차량이 터널로부터 이탈되는 것으로 감지될 경우, 창문이 폐쇄된 상태이면 복합 센서모듈(10)에 의한 실외의 공기 오염도가 설정 오염도 이하일 경우 창문 개폐장치로 하여금 자동으로 창문을 개방하도록 작동시키고 복합 센서모듈(10)에 의한 실외의 공기 오염도가 설정 오염도를 초과할 경우에는 창문을 그대로 폐쇄된 상태로 유지하도록 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 또 다른 실시예는, 도 3에 참조된 바와 같이, 현재 차량의 주행 속도를 감지하는 차량속도 감지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 또 다른 실시예는, 상술한 본 발명의 다른 실시예에서 보다 발전된 기술적 특징을 가지는 것으로서, 창문 개폐장치에 의하여 창문을 개방하거나 개방된 상태를 유지하여야 하더라도, 차량속도 감지부에 의하여 감지된 현재 차량의 주행 속도가 설정 속도 이상일 경우에는 개방된 창문을 자동으로 폐쇄시키도록 제어하는 것을 그 골자로 한다. 차량 실내의 공기 오염도가 설정 오염도를 초과하여 창문을 개방 상태를 유지하여야 할 조건인 경우에도, 차량속도 감지부에 의하여 감지된 현재 차량 속도가 설정 속도 이상일 경우에는 공기질 개선의 잇점보다 개방된 창문을 통해 들어오는 바람에 의한 승객의 불쾌감이 더 클 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 추가적인 실시예는, 복합 센서모듈(10)에 의하여 감지된 공기 오염원 중 이산화탄소의 농도 중 특히 오염 추정 구역이 운전석인 경우에는, 상술한 촬영수단(3)에 의하여 촬영된 운전자의 이미지를 통해 현재 운전자의 감정 상태를 분석 파악하여, 졸음 운전 중인 것으로 판단될 경우 창문 개폐장치를 이용하여 운전자가 졸음에서 깰 수 있도록 창문을 개방시켜 안전 사고를 미연에 예방할 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예는, 복합 센서모듈(10)을 통하여 실내의 공기 오염원을 정확하게 감지함은 물론 오염 추정 구역을 판정하고, 공기질 개선 유닛(30)과 공조 유닛을 이용하여 보다 신속하게 타겟팅화된 오염 추정 구역의 공기를 정화시킴으로써, 탑승객의 차량 탑승 내내 쾌적한 탑승 환경을 조성할 수 있는 이점을 제공한다.

이상, 본 발명에 따른 차량의 능동형 공기 정화 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 차체 10: 복합 센서모듈
30: 공기질 개선 유닛 100: 공조부

Claims (23)

1. 차량의 실내 및 실외를 포함하는 차체의 복수 개소에 착탈 가능하게 장착되어, 상기 복수 개소에 해당하는 상기 실내 및 상기 실외의 공기 오염 정도를 개별적으로 감지하되, 공기 오염원의 위치 및 공기 오염원의 원인을 감지한 후, 감지된 상기 실내의 일부를 오염 추정 구역으로 분류하는 복수개의 복합 센서모듈과;
   상기 실내의 복수 개소에 구비되어, 상기 복합 센서모듈에 의하여 분류된 상기 오염 추정 구역 내에 위치된 경우 선택적으로 작동되어 상기 공기 오염원의 원인별 상이한 특정 유입로를 형성하여 상기 오염 추정 구역 내의 공기질을 개선시키는 공기질 개선 유닛과;
   상기 실내의 공기를 공조시키도록 상기 차량에 내설된 덕트부에 의하여 상기 실내와 연통되게 설치되고, 상기 복합 센서모듈의 감지에 따른 상기 오염 추정 구역 내의 공기를 상기 덕트부 내의 유로를 변경시켜 선택적으로 공조시키는 공조 유닛을 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복합 센서모듈은,
   일 방향으로 공기가 유입되어 토출되는 공기 유동 공간이 구비된 센서 케이스와;
   상기 센서 케이스의 내부에 배치되고, 상기 공기를 강제 유동시키는 유동 팬과;
   상기 센서 케이스의 내부에 상기 공기의 유동 방향으로 직렬 배치되고, 상기 공기에 함유된 각각 상이한 특성을 감지하는 복수의 센서군을 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수의 센서군은,
   상기 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서와;
   상기 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서와;
   상기 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서와;
   상기 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서를 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 복합 센서모듈은,
   상기 차체 중 전방부에 해당하는 기계실에 적어도 하나가 배치됨과 아울러, 상기 실내 중 전,후,좌,우측에 각각 이격되게 복수개가 배치된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 오염 추정 구역은, 상기 실내를 복수개의 구역으로 구획하여 설정한 후,
   상기 복합 센서모듈에 의하여 감지된 공기 오염원별 개별 감지값과, 상기 공조 유닛의 덕트와 연결된 벤트의 개폐 여부, 상기 공조 유닛에 따른 외기의 실내로의 송풍량, 상기 차량에 구비된 도어 창문의 개폐 여부 및 상기 차량의 주행 속도를 이용하여 패턴인식법 또는 베이지안 추정법으로 결정하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 실내에 구비된 복수개의 시트에의 승객의 착석 여부를 감지하는 복수개의 착석 감지 센서를 더 포함하고,
   상기 오염 추정 구역은, 상기 복수개의 착석 감지 센서에 의하여 상기 승객의 착석이 감지되는 구역으로 한정하여 판정되는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 공기질 개선 유닛은,
   상기 실내의 루프 패널과 전방 윈드쉴드글라스의 경계면에 설치된 오버헤드 콘솔 조립체와, 상기 실내의 루프 패널의 중앙부와, 상기 실내의 리어 백 쉘프 및 상기 실내의 암 레스트부에 각각 배치된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 공기질 개선 유닛은,
   공기 흡입구가 일측에 형성되고, 공기 토출구가 타측에 형성되며, 상기 복합 센서모듈이 내장되는 내부 공간을 가지는 하우징과;
   상기 공기 흡입구를 통하여 유입된 공기가 유동되는 유동로 상에 상기 공기의 유동 방향과 직교되는 방향으로 순차 배치된 복수개의 필터부와;
   상기 내부 공간으로 공기를 흡입한 후 상기 복수개의 필터부를 향하여 강제 토출시키는 송풍팬과;
   상기 송풍팬에 의하여 토출되는 공기가 각각 상기 복수개의 필터부 중 특정 필터부로만 유동되도록 상기 특정 유입로를 형성하는 유로 형성 댐퍼를 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 복합 센서모듈은, 상기 내부 공간 중 상기 공기가 상기 송풍팬을 통과하기 전의 내부 공간에 배치된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 공기질 개선 유닛은,
    상기 내부 공간 중 상기 송풍팬과 상기 복수개의 필터부 사이의 상기 유동로에 배치된 제1전극과;
    상기 내부 공간 중 상기 복수개의 필터부와 상기 공기 토출구 사이에 배치된 제2전극과;
    상기 제1전극에 고전압을 인가하는 고전압 발생부를 더 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복합 센서모듈은, 복수개의 센서군을 포함하고,
    상기 복수의 센서군은,
    상기 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서와;
    상기 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서와;
    상기 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서와;
    상기 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서를 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 필터부는,
    상기 특정 유입로 중 하나인 제1유입로를 통하여 공기가 통과하도록 배치된 제1필터와;
    상기 특정 유입로 중 다른 하나인 제2유입로를 통하여 공기가 통과하도록 배치된 제2필터를 포함하는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 선택적으로 개폐하도록 구비되고,
    상기 제1필터는 정전필터로 구비되고, 상기 제2필터는 탈취필터로 구비되는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 공기질 개선 유닛은,
    상기 복합 센서모듈로부터 감지된 미세먼지 농도가 제1설정 농도 이상인 경우,
    상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로를 개방하되, 상기 제2유입로는 폐쇄시키고,
    상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 먼지를 대전시키는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
15. 청구항 13에 잇어서,
    상기 공기질 개선 유닛은,
    상기 복합 센서모듈로부터 감지된 매연 농도가 제1설정 농도 이상인 경우,
    상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제2유입로를 개방하되, 상기 제1유입로는 폐쇄시키고,
    상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 공기를 이온화시키는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 공기질 개선 유닛은,
    미세먼지 또는 매연 농도가 제2설정 농도로 낮아진 경우,
    상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 모두 개방시키고,
    상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 먼지를 대전화시킴과 아울러 상기 제1전극 주변의 공기를 이온화시키는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
17. 청구항 13에 있어서,
    상기 공기질 개선 유닛은,
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 수분을 분무시키는 수분 공급부와;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 향을 분사시키는 향 분사부를 더 포함하고,
    상기 복합 센서모듈로부터 감지된 온도 및 습도가 설정값에 해당될 경우,
    상기 유로 형성 댐퍼는, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로를 모두 개방시키고,
    상기 고전압 발생부는, 상기 제1전극에 고전류를 인가하여 상기 제1전극 주변의 분사된 수분 또는 향을 이온화시키는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
18. 청구항 1에 있어서,
    상기 공조 유닛은,
    열역학 사이클로 냉매를 순환시키면서 공기와 열교환하여 토출시키는 공조부와;
    상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내로 토출시키거나 상기 실내의 공기를 상기 실외로 토출시키도록 상기 차량에 내설된 상기 덕트부를 포함하고,
    상기 덕트부는,
    상기 공조부와 연결되되, 상기 실내로부터 은폐되게 내장되고, 상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내의 복수 개소로 유동시키는 유동 덕트와;
    상기 유동 덕트로부터 분기되어 상기 실내의 공기를 흡입하여 상기 유동 덕트로 흡입시키거나, 상기 유동 덕트로부터 상기 실내로 공조된 공기를 토출시키는 복수개의 흡토출 덕트를 포함하며,
    상기 복수개의 흡토출 덕트는, 상기 실내에 복수개로 설정된 상기 오염 추정 구역에 배치된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 덕트부는,
    상기 실외 공기를 외부로부터 상기 유동 덕트로 유입하는 외기 유입 덕트와;
    상기 유동 덕트로부터 상기 실외로 공기를 토출시키는 내기 송출 덕트를 더 포함하고,
    상기 유동 덕트와 상기 외기 유입 덕트의 연결부에는 제1삼방 댐퍼가 구비되고, 상기 유동 덕트와 상기 내기 송출 덕트의 연결부에는 제2삼방 댐퍼가 구비된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 유동 덕트는,
    상기 공조부로부터 공조된 공기를 상기 실내로 공급하는 공급 덕트와;
    상기 실내로부터 공기를 상기 공조부로 배기시키는 배기 덕트와;
    상기 공급 덕트 및 상기 차량 후방에 구비된 제1외부 배출구와 연결된 제1내부 덕트와;
    상기 배기 덕트 및 상기 차량 후방에 구비된 제2외부 배출구와 연결된 제2내부 덕트를 포함하고,
    상기 공급 덕트와 상기 제1내부 덕트의 연결부에는 제3삼방 댐퍼가 구비되고,
    상기 배기 덕트와 상기 제2내부 덕트의 연결부에는 제4삼방 댐퍼가 구비되는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 복수개의 흡토출 덕트는, 상기 제1내부 덕트 및 상기 제2내부 덕트로부터 분기되고,
    상기 제1내부 덕트 및 상기 제2내부 덕트와 상기 복수개의 흡토출 덕트의 연결부에는 각각 흡토출 삼방 댐퍼가 구비된 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 복합 센서모듈에 의하여 상기 실내의 공기 오염도가 상기 실외의 공기 오염도보다 큰 것으로 감지된 경우,
    상기 제1삼방 댐퍼 및 제3삼방 댐퍼는, 상기 외기 유입 덕트로부터 상기 실외의 공기를 상기 실내로 유입시키도록 조절되고,
    상기 제2삼방 댐퍼 및 제4삼방 댐퍼는, 상기 실내의 공기를 상기 실외로 배출시키도록 조절되며,
    상기 흡토출 삼방 댐퍼는, 상기 제1내부 덕트로부터 상기 실내로 외부 공기가 토출되고, 상기 제2내부 덕트로 상기 실내의 공기가 흡기되도록 조절되는 차량의 능동형 공기 정화 장치.
    
23. 청구항 19에 있어서,
    상기 복합 센서모듈에 의하여 상기 실외의 공기 오염도가 상기 실내의 공기 오염도보다 큰 것으로 감지된 경우,
    상기 제1삼방 댐퍼는 상기 실외 공기가 유입되지 않도록 조절되고, 상기 제2삼방 댐퍼는 상기 실내의 공기가 실외로 토출되지 않도록 조절되는 차량의 능동형 공기 정화 장치.

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