KR20170015745A

KR20170015745A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20170015745A
Application number: KR1020150108588A
Authority: KR
Inventors: 정중흠; 오상호; 임채근
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-09

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 PTC 히터에 관한 것으로, 발열로드의 PTC 스톤 배열구조를 개선함으로써, 각 공조영역에 송풍되는 공기를 독립적으로 가열할 수 있고, 이를 통해, 복수의 공조영역을 보다 용이하게 "개별난방"할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공조케이스의 내부통로에 설치되는 PTC 히터를 포함하고, PTC 히터는, 인가되는 PWM 듀티비에 따라 발열량이 조절되는 다수의 발열로드를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 발열로드는, 발열부가 없는 일부 구간을 구비하여 복수의 공조영역에 송풍되는 공기를 독립적으로 가열할 수 있다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치의 PTC 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발열로드의 PTC 스톤 배열구조를 개선함으로써, 각 공조영역에 송풍되는 공기를 독립적으로 가열할 수 있고, 이를 통해, 복수의 공조영역을 보다 용이하게 "개별난방"할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

최근의 차량은, 난방장치로서, PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 많이 채용하고 있다. 특히, 하이브리드(Hybrid) 차량이나 전기차량의 경우에는, 난방에 필요한 엔진 냉각수가 부족하거나 엔진 냉각수를 얻을 수 없으므로, 전기를 이용하는 PTC 히터를 많이 채용하고 있다.

도 1에는 PTC 히터(10)를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

PTC 히터(10)는, 공조케이스(20)의 일측으로부터 내부통로(22)를 가로지르도록 설치되는 것으로, 사각의 프레임(12)과, 프레임(12)의 내측에 간격을 두고 설치되는 다수의 발열로드(14)와, 발열로드(14)들의 사이에 설치되는 방열핀(16)들 및, 발열로드(14)들을 제어하는 제어부(18)를 포함한다.

발열로드(14)는, 내부통로(22)의 단면방향으로 가로지르도록 설치되며, 절연프레임(14a)과, 절연프레임(14a)을 따라 설치되는 PTC 스톤(14b)을 포함한다.

특히, PTC 스톤(14b)은, PTC 소자로서, 인가되는 전기신호, 예를 들면, PWM(Pulse Width Modulation)의 듀티비(Duty Ratio:펄스폭의 넓이) 제어에 의해 발열량이 조절된다.

제어부(18)는, 마이콤(도시하지 않음)과 다수의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자(도시하지 않음)들을 갖추고 있는 것으로, 공조케이스(20)의 외측부분에 설치된다.

이러한 제어부(18)는, PWM 듀티비에 의거하여 각 발열로드(14)의 PTC 스톤(14b)에 인가되는 전류를 제어한다. 따라서, 각 발열로드(14)의 발열량을 제어한다.

그런데, 이러한 종래의 PTC 히터는, PTC 스톤(14b)의 부분별 온도제어가 어려우므로, 내부통로(22)를 따라 흐르는 공기를 모두 동일한 온도로 가열할 수 밖에 없다는 단점이 있다.

그리고 이러한 단점 때문에 내부통로(22)의 부분별 공기온도를 각기 다르게 제어하여, 차실내의 복수 공조영역을 각기 다른 온도로 "개별난방"하고자 할 경우, 이에 대응할 수 없다는 문제점이 있다.

예를 들면, 차실내의 좌측부분과 우측부분을 독립적으로 냉, 난방하는 듀얼 존 타입(Dual Zone Type) 공조장치의 경우에는, 내부통로(22) 중, 차실내의 좌측부분에 대응되는 좌측 통로(22a)의 공기온도와，우측부분에 대응되는 우측 통로(22b)의 공기온도를 각기 다르게 제어하는 것이 바람직하다.

그러나, 종래의 PTC 히터는, 상기 PTC 스톤(14b)이 내부통로(22)의 전영역을 모두 동일한 온도로 가열하므로, 좌측 통로(22a)의 공기온도와 우측 통로(22b)의 공기온도를 독립적으로 제어할 수 없다는 단점이 있다.

그리고 이러한 단점 때문에 차실내의 좌측부분과 우측부분을 독립적으로 난방하기에 많은 어려움이 따른다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 종래의 PTC 히터는, PTC 스톤(14b)의 부분별 온도제어가 어려우므로, 좌측부분과 우측부분 중 어느 하나의 온도가 낮게 설정되더라도, PTC 스톤(14b)의 모든부분을 높은 "설정온도"에 맞춰 제어할 수 밖에 없다는 단점이 있다.

그리고 이러한 단점 때문에 불필요한 에너지 소모가 발생된다는 결점이 있으며, 이러한 결점 때문에 차량의 연비가 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, PTC 스톤의 배열구조를 개선함으로써, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능한 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능하도록 구성함으로써, 이를 통해 차실내의 복수 공조영역을 보다 용이하게 "개별난방"할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능하도록 구성함으로써, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터를 최적의 온도로 제어할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터를 최적의 온도로 제어할 수 있도록 구성함으로써, 각 공조영역의 설정온도 중 가장 높은 설정온도에 맞춰 제어되는 종래와 달리 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있도록 구성함으로써, 차량의 연비를 저감시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 공조케이스의 내부통로에 설치되는 PTC 히터를 포함하고, 상기 PTC 히터는, 인가되는 PWM 듀티비에 따라 발열량이 조절되는 다수의 발열로드를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 발열로드는, 발열부가 없는 일부 구간을 구비하여 복수의 공조영역에 송풍되는 공기를 독립적으로 가열할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 공조영역은, 차실내의 좌측부분과 우측부분이고; 상기 발열로드는, PTC 스톤이 있는 발열부와 PTC 스톤이 없는 비발열부로 형성되어, 상기 공조케이스의 내부통로 중, 상기 좌측부분에 대응되는 좌측 통로와, 상기 우측부분에 대응되는 우측 통로에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 발열로드는, 상기 좌,우측 통로를 가로질러 수평하게 배치되어 상,하 방향에 대하여 일정한 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 발열로드는, 인접하는 다른 발열로드와 발열부가 중첩되지 않도록 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, PTC 스톤들을 내부통로의 각 부분별로 구분되게 설치하는 구조이므로, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능하다는 효과가 있다.

또한, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능하므로, 내부통로의 각 부분에 대응되는 차실내의 각 공조영역을 보다 용이하게 "개별난방"할 수 있는 효과가 있다.

또한, 내부통로의 부분별 공기온도 제어가 가능하므로, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터를 최적의 온도로 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터를 최적의 온도로 제어할 수 있으므로, 각 공조영역의 설정온도 중 가장 높은 설정온도에 맞춰 제어되는 종래와 달리 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있는 구조이므로, 차량의 연비를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).

먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 를 참조하여 듀얼 존 타입 공조장치의 PTC 히터(10)에 대해 간략하게 설명한다.

듀얼 존 타입 공조장치의 PTC 히터(10)는, 공조케이스(20)의 내부통로(22)를 가로지르도록 설치된다. 특히, 내부통로(22)의 단면방향을 따라 좌측 통로(22a)와 우측 통로(22b)을 가로지르도록 설치된다.

이러한 PTC 히터(10)는, 사각의 프레임(12)과, 프레임(12)의 내측에 간격을 두고 설치되는 다수의 발열로드(14)와, 발열로드(14)들의 사이에 설치되는 방열핀(16)들 및, 발열로드(14)들을 제어하는 제어부(18)를 포함한다.

발열로드(14)는, 내부통로(22)에 가로방향으로 수평하게 설치되며, 절연프레임(14a)과, 절연프레임(14a)을 따라 설치되는 PTC 스톤(14b)을 포함한다. 특히, PTC 스톤(14b)은, 발열부(15a)로서, 인가되는 PWM 듀티비의 제어에 의해 발열량이 조절된다.

제어부(18)는, 공조케이스(20)의 외측부분에 설치되며, PWM 듀티비에 의거하여 각 발열로드(14)의 PTC 스톤(14b)에 인가되는 전류를 제어한다. 따라서, 각 발열로드(14)의 발열량을 제어한다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 2를 참조하여 상세하게 살펴본다.

먼저, 본 발명의 공조장치는, PTC 히터(10)의 발열로드(14)를 구비하되, 상기 발열로드(14)는, PTC 스톤(14b)가 없는 비발열부(15b) 구간을 구비한다.

따라서, 발열로드(14)는, PTC 스톤(14b)이 있는 발열부(15a)와 PTC 스톤(14b)이 없는 비발열부(15b)로 구성된다.

이렇게 구성된 발열로드(14)는, 발열부(15a)가 공조케이스(20)의 내부통로(22) 중, 좌측 통로(22a)에 대응되는 것과, 우측 통로(22b)에 대응되는 것으로 각각 구분된다.

다시 말해, 발열로드(14)는, PTC 스톤(14b)들이, 좌측 통로(22a)에 설치되는 것과, 우측 통로(22b)에 설치되는 것으로 각각 구분된다.

이러한 발열로드(14)는, PTC 스톤(14b)이 좌측 통로(22a)부분에 설치된 것은 좌측 통로(22a)를 따라 흐르는 공기를 독립적으로 가열한다.

따라서, 차실내의 좌측부분으로 송풍되는 공기의 온도를 독립적으로 가열한다. 이로써, 차실내의 좌측부분을 독립적으로 난방할 수 있게 한다.

그리고 발열로드(14) 중, PTC 스톤(14b)이 우측 통로(22b)부분에 설치된 것은 우측 통로(22b)를 따라 흐르는 공기를 독립적으로 가열한다.

따라서, 차실내의 우측부분으로 송풍되는 공기의 온도를 독립적으로 가열한다. 이로써, 차실내의 우측부분을 독립적으로 난방할 수 있게 한다.

한편, 각 발열로드(14)의 PTC 스톤(14b)들은, 좌측 통로(22a)와 우측 통로(22b) 각각에 가로방향으로 수평한 상태에서 상,하방향을 따라 등간격을 두고 나란하게 설치된다.

이때, 좌측 통로(22a)의 PTC 스톤(14b)들과 우측 통로(22b)의 PTC 스톤(14b)들은, 동일축선상에 설치되지 않고, 서로 다른 축선상에 설치되도록 구성된다.

특히, 좌측 통로(22a)의 PTC 스톤(14b)들과 우측 통로(22b)의 PTC 스톤(14b)들은, 서로 다른 축선상에 설치되어 있되, 좌측 통로(22a)와 우측 통로(22b)의 경계를 중심으로 좌,우 번갈아가며 교번적으로 설치되도록 구성된다.

따라서, 발열로드(14)의 발열부(15a)가, 인접하는 다른 발열로드(14)의 발열부(15a)와 중첩되지 않게 한다.

이렇게 설치된 PTC 스톤(14b)들은, 좌측 통로(22a)와, 우측 통로(22b) 각각에 일정한 간격을 두고 균일하게 배열되며, 이렇게 배열된 PTC 스톤(14b)들은, 좌측 통로(22a)를 통과하는 공기와, 우측 통로(22b)를 통과하는 공기를 균일하게 가열한다. 따라서, 차실내의 좌측부분과 우측부분의 난방효율을 높인다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, PTC 스톤(14b)의 발열량을 제어하는 제어부(18)를 구비하되, 상기 제어부(18)는, 좌측 통로(22a)에 배열되는 좌측 PTC 스톤(14b)들과, 우측 통로(22b)에 배열되는 우측 PTC 스톤(14b)들을 각각 독립적으로 제어한다.

따라서, 좌측 PTC 스톤(14b)들과 우측 PTC 스톤(14b)들의 발열량이 각기 다르게 제어될 수 있게 한다.

이로써, 좌측 통로(22a)를 따라 흐르는 공기와, 우측 통로(22b)를 따라 흐르는 공기를 각각 독립적으로 가열할 수 있게 하며, 그 결과, 차실내의 좌측부분과 우측부분을 독립적으로 "개별난방"할 수 있게 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, PTC 스톤(14b)들을 내부통로(22)의 각 부분별로 구분되게 설치하는 구조이므로, 내부통로(22)의 부분별 공기온도 제어가 가능하다.

또한, 내부통로(22)의 부분별 공기온도 제어가 가능하므로, 내부통로(22)의 각 부분에 대응되는 차실내의 각 공조영역을 보다 용이하게 "개별난방"할 수 있다.

또한, 내부통로(22)의 부분별 공기온도 제어가 가능하므로, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터(10)를 최적의 온도로 제어할 수 있다.

또한, 각 공조영역의 해당 설정온도에 맞춰 PTC 히터(10)를 최적의 온도로 제어할 수 있으므로, 각 공조영역의 설정온도 중 가장 높은 설정온도에 맞춰 제어되는 종래와 달리 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있다.

또한, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있는 구조이므로, 차량의 연비를 저감시킬 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.

10: PTC 히터(Heater) 12: 프레임(Frame)
14: 발열로드(Rod) 14a: 절연프레임(Frame)
14b: PTC 스톤(Stone) 15a: 발열부
15b: 비발열부 16: 방열핀(Fin)
18: 제어부 20: 공조케이스(Case)
22: 내부통로 22a: 좌측 통로
22b: 우측 통로

Claims

공조케이스(20)의 내부통로(22)에 설치되는 PTC 히터(10)를 포함하고, 상기 PTC 히터(10)는, 인가되는 PWM 듀티비에 따라 발열량이 조절되는 다수의 발열로드(14)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 발열로드(14)는, 발열부(15a)가 없는 일부 구간을 구비하여 복수의 공조영역에 송풍되는 공기를 독립적으로 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항에 있어서,
상기 공조영역은, 차실내의 좌측부분과 우측부분이고;
상기 발열로드(14)는, PTC 스톤(14b)이 있는 발열부(15a)와 PTC 스톤(14b)이 없는 비발열부(15b)로 형성되어, 상기 공조케이스(20)의 내부통로(22) 중, 상기 좌측부분에 대응되는 좌측 통로(22a)와, 상기 우측부분에 대응되는 우측 통로(22b)에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 2항에 있어서,
상기 발열로드(14)는,
상기 좌,우측 통로(22a, 22b)를 가로질러 수평하게 배치되어 상,하 방향에 대하여 일정한 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 발열로드(14)는,
인접하는 다른 발열로드(14)와 발열부(15a)가 중첩되지 않도록 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.