KR20180059128A - 차량용 공조장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

차량용 공조장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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KR20180059128A
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김영민
이승민
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한온시스템 주식회사
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Abstract

바람이 직접 탑승자에게 닿지 않는 무풍 공조 방식을 적용하되 그 제어로직을 최적화한 차량용 공조장치 및 이의 제어방법이 개시된다. 차량용 공조장치는 외기 또는 내기를 흡입하여 내부에 구비되는 냉각수단 또는 가열수단을 선택적으로 통과시켜 냉풍 또는 온풍을 차량 실내로 토출하는 메인 공조장치; 상기 메인 공조장치에 형성되고 냉풍 또는 온풍이 토출되는 복수개의 벤트; 및 공기를 마이크로 홀이 형성된 패널로 통과시켜 무풍 공조를 수행하는 시트 공조장치를 포함한다.

Description

차량용 공조장치 및 이의 제어방법{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바람이 직접 인체에 닿지 않는 무풍 방식의 신개념 공조 방식을 채택한 차량용 공조장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 가열 또는 냉각시킴으로써 실내를 난방 또는 냉방하는 장치로서, 내,외기를 공조케이스의 내부로 송풍하기 위한 송풍장치와, 공조 케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 등이 구성되고, 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍한다.
이와 같이 차량에는 차실 내부로 온풍 또는 냉풍을 공급하여 차실의 온도를 조절하는 메인 공조장치가 설치되지만, 탑승자의 엉덩이와 등이 밀착되므로 탑승자가 불편을 느끼게 된다. 최근에는 메인 공조장치로 차량 실내의 온도를 조절하는 것에 더하여 차량 시트의 온도를 조절하도록 시트 공조장치를 설치하기도 한다. 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1151934호(2012.05.24)에는 차량용 시트 공조장치가 개시된바 있다.
도 1은 종래의 차량용 시트 공조장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 시트(1)는 탑승자의 등이 닿는 등받이부(1a)와 탑승자가 착석하는 착석부(1b)로 구성된다.
등받이부(1a)에는 차량 실내를 흐르는 공조 바람(8)을 흡입하는 송풍기(22)와 열교환기(29)가 구비된다. 등받이부(1a)의 표면에 형성된 흡입부(6)를 통해 차량 실내를 흐르는 공조 바람(8)이 흡입되고 열교환기(29)를 통과한 후 흡입구(6)를 제외한 등받이부(1a)의 표면을 통해 차량 실내로 토출된다.
착석부(1b)의 하측에는 송풍기(32)와 열교환기(36)가 구비된다. 착석부(1b)의 하부에는 뒷좌석에 에어를 전달하는 콘솔 덕트(38)가 구비되며, 콘솔 덕트(38)를 흐르는 공조 바람의 일부를 송풍기(32)가 흡입한다. 이와 같이 흡입된 에어는 열교환기(36)를 통과한 후 착석부(1b)의 표면을 통해 차량 실내로 토출된다.
상기 종래의 차량용 공조장치는 차량 전방에 설치되는 메인 공조장치와 시트 공조장치가 제각각 제어된다. 탑승자는 직접 메인 공조장치의 컨트롤러를 통한 바람의 세기와 시트 공조장치의 바람의 세기를 각각 조절하였다. 종래의 차량용 공조장치는 차량 공조 바람을 직접 맞고 싶지 않은 탑승자에게 불만감을 주는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1151934호(2012.05.24)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 바람이 직접 탑승자에게 닿지 않는 무풍 공조 방식을 적용하되 그 제어로직을 최적화한 차량용 공조장치 및 이의 제어방법을 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 외기 또는 내기를 흡입하여 내부에 구비되는 냉각수단 또는 가열수단을 선택적으로 통과시켜 냉풍 또는 온풍을 차량 실내로 토출하는 메인 공조장치; 상기 메인 공조장치에 형성되고 냉풍 또는 온풍이 토출되는 복수개의 벤트; 및 공기를 마이크로 홀이 형성된 패널로 통과시켜 무풍 공조를 수행하는 시트 공조장치를 포함한다.
상기에서, 시트 공조장치의 내부는 메인 공조장치의 내부와 연통되며, 무풍 모드의 실행 시 상기 메인 공조장치의 벤트를 모두 폐쇄하고 상기 시트 공조장치로만 무풍 공조를 수행하는 제어부를 구비한다.
상기에서, 메인 공조장치의 작동을 제어하는 메인 컨트롤러를 구비하고, 상기 메인 컨트롤러에 상기 시트 공조장치의 작동을 제어하는 시트 공조 버튼이 구비된다.
상기에서, 제어부는 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 자동으로 시작한다.
상기에서, 시트 공조장치는 공기를 패널 측으로 강제 송풍하는 시트 블로워를 구비하고, 상기 제어부는 메인 공조장치의 블로워와 시트 블로워를 동시 제어하여 송풍 단수를 결정한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법은 무풍 모드를 시작하는 단계; 메인 공조장치의 벤트들을 모두 폐쇄하고 시트 공조장치로 향하는 덕트만 개방하는 단계; 오토 모드 제어를 수행하는 단계; 및 무풍모드 해제 버튼 또는 시트 공조장치 바람세기 버튼을 선택하여 무풍 모드를 해제하는 단계를 포함한다.
상기에서, 무풍 모드를 시작하는 단계 이전에, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달했는지를 판단하는 단계를 구비하고, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 시작한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치 및 이의 제어방법은 무풍 공조 방식을 적용하되 그 제어로직을 최적화함으로써, 바람이 직접 탑승자에게 닿지 않아 만족감을 증대시키고 실내 온도가 목표 지점에 도달한 후 자연스러운 쾌적함을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 시트 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시트 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 컨트롤러를 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치 및 이의 제어방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 공조장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시트 공조장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 컨트롤러를 도시한 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 메인 공조장치(50)와, 복수개의 벤트(54,55,56,61) 및 시트 공조장치를 포함하여 이루어진다.
메인 공조장치(50)는 외기 또는 내기를 흡입하여, 내부에 구비되는 냉각수단 또는 가열수단을 선택적으로 통과시켜 냉풍 또는 온풍을 차량 실내로 토출한다. 메인 공조장치(50)의 공조케이스(51) 입구에는 외기 또는 내기를 선택적으로 흡입하는 메인 공조장치의 블로워(도시되지 않음)가 구비된다.
공조케이스(51)의 내부에는 블로워로부터 공급되는 공기가 선택적으로 통과되어 열교환될 수 있도록 증발기(52)와 히터코어(53)가 구비된다. 증발기(52)는 냉각수단이며 히터코어(53)는 가열수단이다. 증발기(52)와 히터코어(53)의 사이에는 증발기(52)를 통과한 공기가 히터코어(53)를 선택적으로 통과하도록 하여 토출 온도를 조절하는 템프도어(53a)가 구비된다.
공조케이스(51)의 출구에는 공기를 차량 실내로 공급하기 위한 복수개의 벤트(54,55,56,61)가 구비된다. 상기 벤트들은 냉풍 또는 온풍을 차량 실내로 토출하기 위한 것으로서, 디프로스트 벤트(54)와, 페이스 벤트(55)와, 플로어 벤트(56) 및 콘솔 벤트(61)로 구성된다. 콘솔 벤트(61)는 공조케이스(51)의 후면에 결합되는 콘솔 커버(60)에 의해 유로를 형성한다. 각각의 벤트에는 유로를 개폐하기 위한 모드도어(54a,55a,56a)가 구비된다.
시트 공조장치는 차량 시트(100)에 구비되는 것으로서, 시트 공조장치의 내부는 메인 공조장치(50)의 내부와 연통된다. 즉, 공조케이스(51)의 하부에는 증발기(52)를 통과한 공기를 바로 차량 시트(100) 측으로 전달하기 위한 시트연결 덕트(70)가 구비된다.
시트연결 덕트(70)의 입구(72)는 증발기(52)의 후방에 위치하며 공조케이스(51)에 연통된다. 시트연결 덕트(70)의 출구(74)는 시트공조 덕트(80)가 연결된다. 시트공조 덕트(80)는 메인 공조장치(50)와 시트 공조장치를 연통시킨다. 도면부호 83은 메인 시트공조 덕트(80)에 의해 형성되는 유로인 시트 벤트를 도시한 것이다.
시트 공조장치는 패널(110)을 구비하여 무풍 공조를 수행한다. 시트 공조장치는 차량 시트(100)의 내부에 공조 공기가 유동하기 위한 유로(105)를 형성하고, 상기 유로(105)의 출구 측에 패널(110)을 결합하여 이루어진다. 시트 공조장치는 시트공조 덕트(80)를 유로(105)와 연통하게 구성하여, 시트공조 덕트(80)를 통해 유동하는 공기가 유로(105)를 지나 패널(110)을 통과하여 차량 실내로 공급되도록 이루어진다.
패널(110)에는 수십만 개의 마이크로 홀(Micro hole)이 형성되며, 공기가 패널(110)에 있는 이 마이크로 홀을 통해 스며나오는 유동을 하게 된다. 미국 냉동공조학회(ASHRAE) 기준으로 콜드 드래프트(Cold draft)가 없는 0.15m/s 이하의 바람을 무풍(Still air)로 정의할 수 있다. 시트 공조장치는 공기를 마이크로 홀이 형성된 패널(110)로 통과시켜 무풍 공조를 수행한다.
차량용 공조장치는 제어부를 구비한다. 제어부는 무풍 모드의 실행 시, 메인 공조장치(50)의 벤트(54,55,56,61)를 모두 폐쇄하고 시트 공조장치로만 무풍 공조를 수행하도록 제어한다.
시트 공조장치는 공기를 패널(110) 측으로 강제 송풍하는 시트 블로워(120)를 구비한다. 제어부는 메인 공조장치의 블로워와 시트 블로워(120)를 동시 제어하여 송풍 단수를 결정할 수 있다. 아울러, 상기 제어부는 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 자동으로 시작하도록 구성된다.
한편, 차량용 공조장치는 메인 공조장치(50)의 작동을 제어하는 메인 컨트롤러(200)를 구비한다. 메인 컨트롤러(200)는 공조장치를 제어할 수 있도록 다수의 조작 스위치를 구비한다. 메인 컨트롤러(200)는 현재의 공조 모드 및 상태를 외부로 표시하는 디스플레이 모듈(210)과, 온도조절 버튼(220)과, 송풍량 버튼(221)과, 모드선택 버튼(230)과, 에어컨 버튼(240)과, 성에제거 버튼(250,260)과, 오프 버튼(270) 및 내기 버튼(280)을 구비한다.
또한, 상기 메인 컨트롤러(200)에 시트 공조장치의 작동을 제어하는 시트 공조 버튼(290)이 구비된다. 시트 공조 버튼(290)은 차량 좌측과 우측을 독립 제어하도록 2개의 스위치로 구성될 수 있다. 시트 공조 버튼(290)은 푸쉬 조작에 의해 ON 또는 OFF되도록 구성되며, ON시 점등되고 OFF시 소등되도록 구성된다.
시트 공조 버튼(290)이 ON 상태인 경우, 무풍 모드는 시작되며, 무풍 모드에서 온도조절 버튼(220) 및 송풍량 버튼(221)을 통해 시트 공조장치의 온도 및 풍량을 조절할 수 있다. 시트 공조 버튼(290)이 OFF 상태인 경우, 무풍 모드는 종료되며, 이 경우, 온도조절 버튼(220) 및 송풍량 버튼(221)을 조작하면 메인 공조장치(50)의 온도 및 풍량을 조절하도록 구성된다.
시트 공조 버튼(290)에는 제1 표시부(291)와, 제2 표시부(292) 및 제3 표시부(293)가 구비된다. 제어부는 차량 실내의 온도를 감지하고, 이 감지된 온도 정보에 따라 피드백 전압 기준으로 표시부의 점등 색상을 다르게 하여 외부에 표시할 수 있다. 즉, 피드백 전압이 2V 이하인 경우 제3 표시부(293)에 하늘색에서 파란색으로 점등이 이루어지고, 2V ~ 3V 인 경우 제2 표시부(292)에 흰색으로 점등이 이루어지며, 3V 이상인 경우 제1 표시부(291)에 노랑색에서 빨강색으로 점등이 이루어질 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 제어방법은 먼저, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달했는지를 판단한다. 만약, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 시작하며, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달하지 못한 경우 상기 판단 단계를 반복한다. 이러한 과정을 통해 별도의 조작없이 자동으로 무풍 모드를 수행할 수 있다.
상기에서, 차량용 공조장치의 제어방법은 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달했는지를 판단하는 단계를 생략하고 별도의 버튼 조작을 통해서만 무풍 모드가 시작되도록 구성하는 것도 가능하다.
무풍 모드가 시작되면, 제어부는 메인 공조장치(50)의 벤트(54,55,56,61)들을 모두 폐쇄하고, 시트 공조장치로 향하는 덕트만 개방한다. 즉, 제어부는 시트 벤트 도어(78)를 구동하는 액추에이터를 제어하여 시트 벤트(83)를 개방할 수 있다.
이후에, 차량용 공조장치는 오토 모드 제어를 수행한다. 오토 모드 제어시, 제어부는 메인 공조장치의 블로워와 시트 블로워(120)를 동시 제어하여 송풍 단수를 결정할 수 있다. 한편, 제어부는 실내 공기 온도의 피드백 전압 기준으로 표시부의 점등 색상을 다르게 하여 외부에 표시할 수 있다.
이후에, 무풍모드 해제 버튼 또는 시트 공조장치 바람세기 버튼을 선택하여 무풍 모드를 해제한다. 즉, 무풍 모드는 시트 공조 버튼(290)의 푸쉬 조작을 통해 무풍 모드를 OFF하여 종료하거나 별도의 시트 공조장치의 풍량을 조절하는 스위치를 조작함으로써 무풍 모드를 종료하도록 설정할 수 있다.
한편, 제어부는 전술한 바와 같이 블로워의 바람 세기를 조절하여 시트 공조장치의 작동을 제어할 수 있으며, 별도의 열전소자 등의 구성을 통하여 시트 공조장치의 공조를 수행하는 것도 가능하다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치 및 이의 제어방법은 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.
50: 메인 공조장치 51: 공조케이스
52: 증발기 53: 히터코어
54: 디프로스트 벤트 55: 페이스 벤트
56: 플로어 벤트 60: 콘솔 커버
61: 콘솔 벤트 80: 시트공조 덕트
100: 차량 시트 105: 유로
110: 패널 120: 시트 블로워
200: 메인 컨트롤러 290: 시트 공조 버튼

Claims (7)

  1. 외기 또는 내기를 흡입하여 내부에 구비되는 냉각수단 또는 가열수단을 선택적으로 통과시켜 냉풍 또는 온풍을 차량 실내로 토출하는 메인 공조장치(50);
    상기 메인 공조장치(50)에 형성되고 냉풍 또는 온풍이 토출되는 복수개의 벤트(54,55,56,61); 및
    공기를 마이크로 홀이 형성된 패널(110)로 통과시켜 무풍 공조를 수행하는 시트 공조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시트 공조장치의 내부는 메인 공조장치(50)의 내부와 연통되며,
    무풍 모드의 실행 시 상기 메인 공조장치(50)의 벤트(54,55,56,61)를 모두 폐쇄하고 상기 시트 공조장치로만 무풍 공조를 수행하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 공조장치(50)의 작동을 제어하는 메인 컨트롤러를 구비하고,
    상기 메인 컨트롤러에 상기 시트 공조장치의 작동을 제어하는 시트 공조 버튼(290)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 자동으로 시작하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 시트 공조장치는 공기를 패널(110) 측으로 강제 송풍하는 시트 블로워(120)를 구비하고,
    상기 제어부는 메인 공조장치의 블로워와 시트 블로워(120)를 동시 제어하여 송풍 단수를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 무풍 모드를 시작하는 단계;
    메인 공조장치의 벤트들을 모두 폐쇄하고 시트 공조장치로 향하는 덕트만 개방하는 단계;
    오토 모드 제어를 수행하는 단계; 및
    무풍모드 해제 버튼 또는 시트 공조장치 바람세기 버튼을 선택하여 무풍 모드를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 무풍 모드를 시작하는 단계 이전에, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달했는지를 판단하는 단계를 구비하고, 차량 실내 온도가 목표 온도에 도달한 경우 무풍 모드를 시작하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
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