KR20070082706A - 2층류 공조장치용 ｐｔｃ 히터 및 그 제어방법 - Google Patents

2층류 공조장치용 ｐｔｃ 히터 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기적 에너지를 이용하여 난방을 실시하는 공조장치용 PTC 히터에 관한 것으로서; 내부에 공기통로(21)(22)(23)가 형성되고 상기 공기통로(21)(22)(23)의 출구측에 복수의 공기 토출구가 형성된 공조 케이스(20)와; 상기 공조 케이스(20) 내에 설치되고 냉각수의 열을 이용하여 유동 공기를 가열하는 히터 코어(25)와; 상기 히터 코어(25)의 후방측에 상기 히터 코어(25)와 나란하게 설치되는 PTC 히터(10)와; 상기 히터 코어(25)의 상류측 공기 통로(23)상에 회동 가능하게 설치되어 공기가 상기 히터 코어(25)를 통과하거나 바이패스하도록 하여 토출 공기의 온도를 조절하는 템프 도어(24)와; 2층류 모드에서 내,외기가 분리된 상태로 상기 공기통로를 유동하도록 내기통로(21)와 외기통로(22)를 구획하는 분리벽 도어(26)를 포함하는 2층류 공조장치에 있어서, 상기 PTC 히터(10)는 상기 내기통로(21)와 외기통로(22)의 경계에 걸쳐 설치되고 PTC 소자(12a)에 의한 발열작용을 이용하여 내기통로(21)와 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 주 전열부(13)와, 상기 주 전열부(13)의 상측과 하측에 각각 설치되고 PTC 소자(12b)(12c)에 의한 발열작용을 이용하여 상기 내기통로(21) 또는 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 서로 다른 난방용량을 갖는 2개의 보조 전열부(14)(15)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 시동 초기의 난방 불만을 해소하기 위한 보조 난방장치로 PTC 히터를 사용하더라도 2층류 공조가 가능해질 뿐만 아니라 불필요한 난방 용량을 저감시 켜 에너지의 소모를 줄임과 동시에 2층류 효과의 감소를 방지할 수 있고, 사용환경 및 공조장치의 종류에 관계없이 보조 전열부의 용량을 조절하여 최적의 2층류 공조제어가 가능해진다.
2층류 공조장치, 배터리, PTC, 전열부, 내기통로, 외기통로, 분리벽도어

Description

2층류 공조장치용 ＰＴＣ 히터 및 그 제어방법{The PTC Heater for 2 Layer Type Air Conditioner and The Control Method of That}
도 1은, 일반적인 공조장치용 PTC 히터가 도시된 구성도.
도 2는, 본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터가 도시된 구성도.
도 3은, 본 발명의 PTC 히터가 장착된 2층류 공조장치가 도시된 구성도.
도 4는, 본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터의 제어방법이 도시된 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: PTC 히터 12a,12b,12c: PTC 소자
13: 주 전열부 14,15: 보조 전열부
20: 공조 케이스 21: 내기 통로
22: 외기 통로 23: 히터 코어 상류측 공기 통로
24: 템프 도어 25: 히터 코어
26: 분리벽 도어 27: 증발기
본 발명은 전기적 에너지를 이용하여 난방을 실시하는 공조장치용 PTC 히터에 관한 것으로서, 특히 2층류 공조장치에서 내기측과 외기측의 PTC 용량을 달리함으로써 운전자가 원하는 온도로 난방할 수 있도록 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공조장치는 엔진에 의해 데워진 냉각수를 이용하여 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 히터가 사용되고 있다.
종래의 공조장치용 PTC 히터는 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기의 후방측에 설치된 히터 케이스(50)에 3개의 PTC 소자(52)가 설치되고, 각 PTC 소자(52)의 주위에는 복수의 방열핀(53)이 설치되어 전열부를 형성함으로써, PTC 소자(52)에 의해 발생된 열과 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 PTC 소자(52)는 각각의 회로에 의하여 독립적으로 작동되며, 각각의 용량은 균등하다.
상기한 종래의 공조장치용 PTC 히터는 난방시 각각의 회로가 순차적으로 ON되어 PTC 소자(52)를 작동시키게 되며, 사용자가 요구하는 온도로 실내를 난방하게 된다.
즉, 난방 요구량이 저용량인 경우에는 하나의 PTC 소자(52)만이 작동되고, 난방 요구량이 고용량인 경우에는 3개의 PTC 소자(52)가 모두 작동되는 것이다.
그러나, 상기한 종래의 공조장치용 PTC 히터는 일반적인 공조장치에서는 유용하나 2층류 공조장치에 적용하기가 곤란하다. 2층류 공조장치는 두한족열의 원리에 따라 발쪽으로는 따뜻한 공기를 토출하고 얼굴쪽으로는 차가운 공기를 토출하게 되는데, 대부분 내기를 발쪽으로 토출하고 외기를 얼굴쪽으로 토출하게 된다.
그런데, 상기한 종래의 공조장치용 PTC 히터는 내기와 외기의 구별이 없이 모든 공기를 동시에 가열하게 되므로, 페이스 덕트를 통해 얼굴쪽으로 토출되는 공기의 온도가 높아져 2층류 효과가 감소되는 것이다.
다시 말해서, 종래의 공조장치용 PTC 히터는 2층류 공조장치에 적용할 때 불필요한 곳에 대한 난방을 수행함에 따라 에너지 소비가 증가되고 2층류 효과를 감소시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2층류 공조장치에서 보조 난방장치로 PTC 히터를 사용할 때 불필요한 난방 용량을 저감시켜 에너지의 소모를 줄임과 동시에 2층류 효과의 감소를 방지할 수 있도록 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 사용지역 및 공조장치의 종류에 따라 내기측과 외기측의 난방용량을 다르게 설정함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있도록 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터에 따르 면, 내부에 공기통로가 형성되고 상기 공기통로의 출구측에 복수의 공기 토출구가 형성된 공조 케이스와; 상기 공조 케이스 내에 설치되고 냉각수의 열을 이용하여 유동 공기를 가열하는 히터 코어와; 상기 히터 코어의 후방측에 상기 히터 코어와 나란하게 설치되는 PTC 히터와; 상기 히터 코어의 상류측 공기 통로상에 회동 가능하게 설치되어 공기가 상기 히터 코어를 통과하거나 바이패스하도록 하여 토출 공기의 온도를 조절하는 템프 도어와; 2층류 모드에서 내,외기가 분리된 상태로 상기 공기통로를 유동하도록 내기통로와 외기통로를 구획하는 분리벽 도어를 포함하는 2층류 공조장치에 있어서, 상기 PTC 히터는 상기 내기통로와 외기통로의 경계에 걸쳐 설치되고 PTC 소자에 의한 발열작용을 이용하여 내기통로와 외기통로를 통과하는 공기를 가열하는 주 전열부와, 상기 주 전열부의 상측과 하측에 각각 설치되고 PTC 소자에 의한 발열작용을 이용하여 상기 내기통로 또는 외기통로를 통과하는 공기를 가열하는 서로 다른 난방용량을 갖는 2개의 보조 전열부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터에 따르면, 상기 보조 전열부의 PTC 소자는, 난방용량을 조절할 수 있도록 용량 가변형 PTC 소자가 사용되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터 제어방법에 따르면, 상기한 2층류 공조장치용 PTC 히터를 제어함에 있어서, 2층류의 상하 온도차를 작게 할 경우에는 외기측 보조 전열부의 용량을 내기측 보조 전열부의 용량보다 크게 증대시키고; 난방성능이 더 요구되는 경우에는 내기측 보조 전열부의 용량을 외기측 보조 전열부의 용량보다 크게 증대시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터 제어방법에 따르면, 상기 보조 전열부의 용량은 사용지역 및 공조장치의 구조에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터 및 그 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터가 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명의 PTC 히터가 장착된 2층류 공조장치가 도시된 구성도이며, 도 4는 본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터의 제어방법이 도시된 블록도이다.
본 발명에 의한 2층류 공조장치용 PTC 히터는, 내부에 공기통로(21)(22)(23)가 형성되고 상기 공기통로(21)(22)(23)의 출구측에 복수의 공기 토출구가 형성된 공조 케이스(20)와; 상기 공조 케이스(20) 내에 설치되고 냉각수의 열을 이용하여 유동 공기를 가열하는 히터 코어(25)와; 상기 히터 코어(25)의 후방측에 상기 히터 코어(25)와 나란하게 설치되는 PTC 히터(10)와; 상기 히터 코어(25)의 상류측 공기 통로(23)상에 회동 가능하게 설치되어 공기가 상기 히터 코어(25)를 통과하거나 바이패스하도록 하여 토출 공기의 온도를 조절하는 템프 도어(24)와; 2층류 모드에서 내,외기가 분리된 상태로 상기 공기통로를 유동하도록 내기통로(21)와 외기통로(22)를 구획하는 분리벽 도어(26)를 포함하는 2층류 공조장치에 적용된다.
다시 말해서 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터(10)는 상기 내기통로(21)와 외기통로(22)의 경계에 걸쳐 설치되고 PTC 소자(12a)에 의한 발열작용을 이용하여 내기통로(21)와 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 주 전열부(13)와, 상기 주 전열부(13)의 상측과 하측에 각각 설치되고 PTC 소자(12b)(12c)에 의한 발열작용을 이용하여 상기 내기통로(21) 또는 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 보조 전열부(14)(15)로 이루어진다. 이때, 상기 보조 전열부(14)(15)는 서로 다른 난방용량을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 보조 전열부(14)(15)의 PTC 소자(12b)(12c)로는 난방용량을 조절할 수 있도록 용량 가변형 PTC 소자를 사용하여, 사용지역이나 공조장치의 종류에 따라 PTC 소자(12b)(12c)의 용량을 적절하게 설정하여 내기 및 외기에 의한 난방용량을 조절한다.
이와는 달리 상기 제1 보조 전열부(14)와 제2 보조 전열부(15)에 각각 설치되는 PTC 소자(12b)(12c)의 수를 조절함으로써 난방 용량을 조절할 수도 있다.
또한, 상기 제1 보조 전열부(14)와 제2 보조 전열부(15)에 각각 설치되는 PTC 소자(12b)(12c)의 용량은 상기 PTC 소자에 흐르는 전류의 양을 조절하여 가변되도록 하는 것도 가능하다.
상기한 2층류 공조장치는 필요에 따라 템프 도어 및 분리벽 도어를 개폐시켜 냉방 공조, 난방 공조 및 2층류 공조를 수행하게 되며, 본 발명의 2층류 공조장치 용 PTC 히터를 이용하여 내기측과 외기측의 난방용량을 적절하게 설정할 수 있게 된다.
차량 외부로부터 유입된 공기는 증발기(27)를 통과한 후 템프 도어(24)에 의해 형성된 공기통로(23)를 따라 유동하게 된다. 따라서, 냉방시에는 히터 코어(25)를 바이패스하여 공기 토출구를 통해 실내로 토출되고, 난방시에는 상기 히터 코어(25)를 경유한 후 공기 토출구를 통해 실내로 토출된다.
상기 히터 코어(25)를 통과하면서 가열된 공기가 실내로 토출되는데, 토출 모드에 따라 개폐되는 공기 토출구가 달라지게 된다. 즉, 페이스 모드(Face Mode)에서는 페이스측 공기 토출구를 통해 공기가 토출되고, 풋 모드(Foot Mode)에서는 플로어측 공기 토출구를 통해 공기가 토출되는 것이다. 그리고, 2층류 모드에서는 분리벽 도어(26)에 의해 내기와 외기가 분리되어, 외기는 페이스측 공기 토출구를 통해 토출되고 내기는 플로어측 공기 토출구를 통해 실내로 토출된다.
그런데, 시동 초기에는 히터 코어(25) 내의 냉각수온이 낮아 난방이 곤란하다. 따라서, 상기 히터 코어(25)와 나란하게 설치된 PTC 히터(10)를 이용하여 초기 난방을 실시하게 된다. 상기 PTC 히터(10)는 전기를 이용하여 공기를 가열하므로 조기 난방이 가능하며, PTC 소자의 용량 조절을 통해 난방 정도를 변화시킬 수 있다.
또한, 공조장치의 종류 및 사용지역에 따라 PTC 히터(10)의 제1 보조 전열부(14)와 제2 보조 전열부(15)의 용량을 적절하게 설정함으로써, 적절한 2층류 공조를 실시할 수 있게 된다.
즉, 2층류의 상하 온도차를 작게 할 필요가 있을 경우에는 제1 보조 전열부(14)의 용량을 제2 보조 전열부(15)의 용량보다 크게 설정한다. 따라서, 주 전열부외(13)에 제1 보조 전열부(14)와 제2 보조 전열부(15)를 모두 작동시켰을 때, 외기 통로(21)를 통해 유입되는 외기의 온도를 내기 통로(22)를 통해 유입되는 내기의 온도보다 빠르게 상승시킬 수 있다. 이 경우 실제로 실내로 유입되는 내기와 외기의 온도차가 작아지고, 2층류 효과도 줄어들게 된다. 이러한 방식의 2층류 공조제어는 외기의 온도가 아주 낮은 경우나 한대 지방에서 적용이 가능하다.
또, 난방성능의 향상이 요구되는 경우에는 제1 보조 전열부(14)의 용량보다 제2 보조 전열부(15)의 용량을 크게 설정한다. 따라서, 주 전열부(13)외에 제1 보조 전열부(14)와 제2 보조 전열부(15)를 모두 작동시켰을 때, 외기 통로(21)를 통해 유입되는 외기의 온도는 천천히 상승하고 내기 통로(22)를 통해 유입되는 내기의 온도는 빠르게 상승한다. 결국, 플로어측 공기 토출구를 통해 실내로 토출되는 외기의 온도에 비해 페이측 공기 토출구를 통해 실내로 토출되는 내기의 온도가 높아져 2층류 효과가 배가됨은 물론 실내 난방성능도 향상된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터 및 그 제 어방법에 따르면, 시동 초기의 난방 불만을 해소하기 위한 보조 난방장치로 PTC 히터를 사용하더라도 2층류 공조가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또, 본 발명의 2층류 공조장치용 PTC 히터 및 그 제어방법에 따르면, 사용환경 및 공조장치의 종류에 관계없이 보조 전열부의 용량을 조절하여 최적의 2층류 공조제어가 가능해지는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 내부에 공기통로(21)(22)(23)가 형성되고 상기 공기통로(21)(22)(23)의 출구측에 복수의 공기 토출구가 형성된 공조 케이스(20)와; 상기 공조 케이스(20) 내에 설치되고 냉각수의 열을 이용하여 유동 공기를 가열하는 히터 코어(25)와; 상기 히터 코어(25)의 후방측에 상기 히터 코어(25)와 나란하게 설치되는 PTC 히터(10)와; 상기 히터 코어(25)의 상류측 공기 통로(23)상에 회동 가능하게 설치되어 공기가 상기 히터 코어(25)를 통과하거나 바이패스하도록 하여 토출 공기의 온도를 조절하는 템프 도어(24)와; 2층류 모드에서 내,외기가 분리된 상태로 상기 공기통로를 유동하도록 내기통로(21)와 외기통로(22)를 구획하는 분리벽 도어(26)를 포함하는 2층류 공조장치에 있어서,
    상기 PTC 히터(10)는, 상기 내기통로(21)와 외기통로(22)의 경계에 걸쳐 설치되고 PTC 소자(12a)에 의한 발열작용을 이용하여 내기통로(21)와 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 주 전열부(13)와, 상기 주 전열부(13)의 상측과 하측에 각각 설치되고 PTC 소자(12b)(12c)에 의한 발열작용을 이용하여 상기 내기통로(21) 또는 외기통로(22)를 통과하는 공기를 가열하는 서로 다른 난방용량을 갖는 2개의 보조 전열부(14)(15)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전열부(14)(15)의 PTC 소자(12b)(12c)는, 난방용량을 조절할 수 있도록 용량 가변형 PTC 소자가 사용되는 것을 특징으로 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 2층류 공조장치용 PTC 히터를 제어함에 있어서,
    2층류의 상하 온도차를 작게 할 경우에는 외기측 보조 전열부(14)의 용량을 내기측 보조 전열부(15)의 용량보다 크게 증대시키고,
    난방성능이 더 요구되는 경우에는 내기측 보조 전열부(15)의 용량을 외기측 보조 전열부(14)의 용량보다 크게 증대시키는 것을 특징으로 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 전열부(14)(15)의 용량은 사용지역 및 공조장치의 구조에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 2층류 공조장치용 PTC 히터 제어방법.
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