KR20180088006A - 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치를 제공한다. 본 발명은, 차량 유리; 상기 차량 유리 위에 형성되고 일측으로 전극부가 형성된 그래핀 발열체; 상기 그래핀 발열체 위에 형성된 보호필름; 상기 차량 유리의 표면온도를 감지하는 유리표면온도센서; 상기 차량의 실내습도를 감지하는 실내습도센서; 상기 그래핀 발열체의 발열온도를 감지하는 발열온도센서; 차량의 시동을 감지하는 시동키 감지센서; 상기 시동키 감지센서로부터 차량의 시동이 감지되면, 즉시 발열구동시작신호를 출력하고, 일정시간 이후 상기 센서들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도를 메모리에 미리 저장된 기준값과 비교 판단하고, 이에 따라 발열구동시작신호 또는 발열구동정지신호를 선택적으로 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 신호에 따라 상기 그래핀 발열체에 전원부의 동작전원을 공급 또는 차단하여 발열 동작을 제어하는 구동부를 포함한다.
Description
본 발명은 투명체의 그래핀 발열체를 차량의 전면 또는 측면 유리에 형성한 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량 내부와 외부 사이에는 온도차가 있으므로 차량의 실내 습도가 높을 경우 차량 윈도우에 수증기가 응축되어 시야를 차단하는 포깅(fogging) 현상이 발생한다.
이러한 포깅 현상은 안전사고의 위험성을 증대시키고, 특히 전방의 윈드쉴드 글래스에 포깅 현상이 발생하면 주행중 운전자의 전방 시야를 차단하므로 심각한 사고를 초래할 수 있다.
특히, 차량의 냉난방시에 자동차 외부의 기온과 차량의 내부의 기온의 차이가 창의 흐림을 발생시키는 원인이 되면, 순식간에 창 표면에 김이 맺히고 지속적으로 흐림이 발생하게 된다.
이를 해결하기 위하여, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 내장된 습도 감지 센서가 차 실내 온도와 외부 기온을 비교해서 창의 김서림이 발생하는 습도 이상이 되면 자동적으로 에어컨을 작동, 창의 내부의 온도를 낮추어 창의 김서림을 제거하여 전방 시야를 확보할 수 있도록 하는 오토 디포그(auto defog)기술이 개발되었다.
그러나 이러한 종래의 오토 디포그 기술은 창의 김서림이 발생한 후 작동될 우려가 있으며, 이미 발생한 김서림을 제거하기 위하여 전면유리의 실내쪽 면에 차가운 에어컨 공기를 송풍하여 실내외 온도를 맞추어야 때문에 창의 흐림을 제거하는 데에 오랜 시간이 소요되며, 공기가 닿지 않는 부분은 흐림이 제거되지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 일순간 제거는 되지만 유리면에 공급되는 송풍을 중단하면 김서림이 다시 발생함으로써 하절기에는 탑승자 방향으로 에어컨 송풍이 효과적으로 공급되지 않으므로 에어컨 효율에 문제가 있다.
에어컨의 가동은 에너지 효율의 감소의 원인이 되므로 김서림 제거방법으로 효율적이지 못하다. 이러한 송풍에 의한 방법으로는 동절기에 차량의 전면유리 혹은 측면유리에 적치된 눈이나 동결된 성에제거는 차량을 운행하여 높은 온도의 더운 공기가 공급되기 전까지 해결이 안되어 시야 확보가 어렵고 불편하다.
공기를 원활히 공급하기 어려운 챠량의 측면 유리의 경우 전체 면적의 유리에 대하여 김서림을 제거하기 어려운 문제점도 있었다.
또한, 차량의 후면 유리의 흐림을 방지하기 위하여 적용되는 열선을 전면유리에 적용할 경우, 열선이 운전자의 눈에 노출되어 전방 시야 및 운전을 방해하는 문제점도 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 투명체의 그래핀 발열체를 차량의 전면유리 또는 측면유리에 형성하여 김서림을 효율적이고 지속적으로 방지하는 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 그래핀 발열체 및 유리면의 온도와 실내 습도의 변화에 따라 각각의 발열 동작을 제어함으로써 유리면의 김서림 또는 성애와 적치된 눈을 효과적으로 제거하고, 불필요한 에어컨 가동에 의한 에너지의 소비를 줄이는 데에 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치는, 차량 유리; 상기 차량 유리 위에 형성되고 일측으로 전극부가 형성된 그래핀 발열체; 상기 그래핀 발열체 위에 형성된 보호필름; 상기 차량 유리의 표면온도를 감지하는 유리표면온도센서; 상기 차량의 실내습도를 감지하는 실내습도센서; 상기 그래핀 발열체의 발열온도를 감지하는 발열온도센서; 차량의 시동을 감지하는 시동키 감지센서; 상기 시동키 감지센서로부터 차량의 시동이 감지되면, 즉시 발열구동시작신호를 출력하고, 일정시간 이후 상기 센서들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도를 메모리에 미리 저장된 기준값과 비교 판단하고, 이에 따라 발열구동시작신호 또는 발열구동정지신호를 선택적으로 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 신호에 따라 상기 그래핀 발열체에 전원부의 동작전원을 공급 또는 차단하여 발열 동작을 제어하는 구동부를 포함한다.
상기 차량 유리는 차량의 전면유리 또는 측면유리인 것이 바람직하다.
상기 유리표면온도센서는 상기 그래핀 발열체가 형성되지 않은 상기 차량 유리의 실내측 표면에 형성되고, 상기 실내습도센서는 상기 차량 유리와 일정 거리 이격된 차량 실내의 특정 장소에 형성되고, 상기 발열온도센서는 상기 그래핀 발열체와 대응되는 상기 차량 유리의 표면에 형성되거나 상기 보호필름의 일측으로 노출된 상기 그래핀 발열체에 직접 접촉되도록 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 유리표면의 측정온도값과 미리 저장된 기준온도값과의 차이가 미리 설정된 기준온도차값 보다 크고, 상기 실내습도의 측정습도값과 미리 저장된 기준습도값과의 차이가 미리 설정된 기준습도차값 보다 크고, 상기 그래핀 발열체의 측정온도값이 미리 저장된 한계온도값 보다 작을 경우, 발열구동계속신호를 출력하고, 그렇지 않을 경우 발열구동정지신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 시동키 감지센서로부터 차량의 초기 시동이 감지될 경우, 상기 센서들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도의 조건과 관계없이 발열구동시작신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 구동부에 의하여 동작되는 상기 그래핀 발열체의 온시간 및 오프시간 간격을 일정시간 누적 학습하여, 이슬점 발생 예상시간을 판단하고, 이에 따라 상기 그래핀 발열체의 온/오프 동작 주기를 제어할 수 있다.
상기 차량 유리와 상기 그래핀 발열체의 사이 또는, 상기 그래핀 발열체와 상기 보호필름의 사이에 개재되는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 그래핀 발열체는, 통상의 그래핀 소재이거나 투명전극 소재일 수 있다.
상기 그래핀 발열체는 은나노 와이어 또는 금속중 적어도 하나 또는 이들이 결합된 형태를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치는, 일측으로 전극부가 형성된 그래핀 발열체; 상기 그래핀 발열체 위에 형성된 보호필름; 상기 전극부에 연결되는 연결선; 릴레이의 동작에 따라 상기 연결선을 통하여 상기 그래핀 발열체에 배터리의 전원을 공급하여 발열 동작을 제어하는 구동모듈을 포함하고, 상기 그래핀 발열체는, 통상의 헬멧, 고글 또는 안경중 어느 하나의 착용구에 부착될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치에 의하면, 차량의 유리면에 직접 접촉되는 투명체의 그래핀 발열체를 적용하여 전면 또는 측면 유리의 김서림을 효율적으로 방지하여 운전자의 시야를 확보하고 안전 운전을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 그래핀 발열체의 온도 및 유리면의 온도와 실내 습도의 변화에 따라 각각의 발열 동작을 제어함으로써 유리면의 김서림 또는 결로의 발생을 효과적으로 방지하고, 운행전 유리에 적치된 눈 또는 성애를 발열로 신속하게 제거하는 방법이 공기를 이용하는것보다 효과적이고 불필요한 에너지의 소비를 줄이는 효과도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 에어컨을 이용한 오토 디포그 기술을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 그래핀 발열체가 형성된 차량 유리의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 차량 설치 상태의 일실시예를 상세히 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치의 제어방법을 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 발열동작을 시계열적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 발열체를 헬멧, 고글, 안경 및 이와 유사한 착용구에 부착 사용할 수 있도록 모듈화한 형태를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 그래핀 발열체가 형성된 차량 유리의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 차량 설치 상태의 일실시예를 상세히 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치의 제어방법을 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 발열동작을 시계열적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 발열체를 헬멧, 고글, 안경 및 이와 유사한 착용구에 부착 사용할 수 있도록 모듈화한 형태를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치는, 그래핀 발열체(120), 차량 유리(140), 발열온도센서(200), 실내습도센서(300), 유리표면 온도센서(400), 제어부(500), 메모리(600), 시동키(650), 구동부(700)및 전원부(800)를 포함한다.
차량 유리(140)는 차량의 전면유리 또는 측면유리일 수 있다. 상기 차량 유리(140)는 일정한 곡률과 투과율을 가진다.
그래핀 발열체(120)는 상기 차량 유리(140) 위에 형성되고 일측으로 전극부(121)가 형성된다.
또한, 상기 그래핀 발열체(120) 위에 보호필름(110)이 형성된다.
유리표면온도센서(400)는 상기 차량 유리의 표면온도를 감지한다.
실내습도센서(300)는 상기 차량의 실내습도를 감지한다.
발열온도센서(200)는 상기 그래핀 발열체(120)의 발열온도를 감지한다.
시동키 감지센서(650)는 차량의 시동을 감지한다.
제어부(500)는 상기 시동키 감지센서(650)로부터 차량의 시동이 감지되면, 즉시 발열구동시작신호를 출력하고, 일정시간 이후 상기 센서(200)(300)(400)들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도를 메모리에 미리 저장된 기준값과 비교 판단하고, 이에 따라 발열구동시작신호 또는 발열구동정지신호를 선택적으로 출력한다.
구동부(700)는 상기 제어부(500)에서 출력되는 신호에 따라 상기 그래핀 발열체(120)에 전원부(800)의 동작전원을 공급 또는 차단하여 발열 동작을 제어한다.
이를 위하여 상기 제어부(500)는 시간을 카운트할 수 있는 통상의 타이머와 각종 데이터를 저장하기 위하여 저장부 예를 들어, 통상의 메모리(memory), 캐시(cash), 버퍼(buffer) 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 그래핀 발열체가 형성된 차량 유리의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
잘 알려진 바와 같이, 상기 그래핀(graphene)은 탄소의 동소체 중 하나이며 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조로서, 각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 모양이다. 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로, 두께가 매우 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다.
그래핀이 주목받은 이유는 매우 높은 진성(intrinsic) 전자이동도, 높은 열전도도를 갖고 있으며 이론적 비표면적 또한, 매우 크다. 또한, 한 층으로 구성되어 있기 때문에 가시광선에 대한 흡수량이 매우 낮아 550nm의 파장을 갖는 빛에 대한 투과율이 97.7%로 확인되었다. 또한, 그래핀 소재는 인장력이 우수하고 플렉시블하게 제작이 가능하므로 곡면이 있는 차량의 유리에 적용하는 것이 가능하다. ITO에 의한 발열소재는 곡면에 적용하면 패턴이 단선이 되고 재질의 특성이 유연하지 못하여 넓은 면적에 적용하기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 이러한 그래핀의 투명 및 발열 특성을 효율적으로 활용하기 위하여 특히, 상기 그래핀을 일정한 패턴 형태로 형성함으로써 차량 전면유리의 김서림 현상을 제거할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체(120)는 차량 유리(140)의 위에 형성될 수 있다. 일예로, 그래핀 발열체(120)는 가로 방향 또는 세로 방향의 일정 간격의 패턴을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체(120)는 통상의 그래핀 소재이거나 유연성 투명 기재 또는, 투명전극 소재일 수 있다.
또한, 상기 그래핀 발열체(120)는 은나노 와이어 또는 금속중 적어도 하나 또는 이들이 결합된 형태를 더 포함할 수 있다.
상기 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청 동(bronze), 백동, 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 일예로, 제어부(500)는 유리표면의 온도차가 기준값보다 높을 때는 그래핀 소자에 전원을 인가하고, 실내습도가 높을 때는 은나노 와이어나 금속에 전원을 인가하거나 또는 반대의 방법을 적용하여 각각의 조건에 따라 적절하게 대응할 수 있다.
전극부(121)는 각각의 +전극과 -전극을 포함하고, 상기 그래핀 발열체(120)과 전기적으로 연결되도록 도전성 금속, 예로서 구리 또는 알루미늄등으로 구성되며 상기 보호필름(110)의 일측에 나란히 형성된다.
도 4를 참조하면, 보호필름(110)은 투명도가 높고 단열성이 좋은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PI(PolyImide) 필름이 적용될 수 있다.
상기 보호필름(110)은 선팅필름을 포함할 수 있으며, 통상의 빛을 통과시키면서, 기타 자외선 등을 선택적으로 차단할 수 있는 투명 재질의 필름으로 구성될 수 있다.
그래핀 발열체(120)는 상기 보호필름(110) 위에 일정 간격의 패턴으로 형성될 수 있다.
접착층(125)은 상기 그래핀 발열체(120)을 감싸며 상기 보호필름(110)에 접착되도록 한다. 특히, 상기 차량 유리(140)와 상기 그래핀 발열체(120)의 사이 또는, 상기 그래핀 발열체(120)와 상기 보호필름(110)의 사이에 개재될 수 있다.
접착층(125)은 광접착필름(OCA; optically clear adhesive)또는 광접착레진(OCR; optically clear resin), 자외선차단필름(UV cut film)이 적용될 수 있다.
본 발명의 접착층(125)으로 적용되는 OCA또는 OCR은 상기 그래핀 발열체(120)과 결합되어 접착효과를 상승시키며 그래핀 패턴 보호 효과를 아울러 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체의 제작 공정의 일예를 상세히 살펴보면, 먼저, PET 또는 PI 필름을 쿼츠튜브에 넣고, Cu를 Cu foil과 메탄가스를 1000도에서 반응시키고 진공챔버에서 수소와 헬륨 등의 주입으로 기판을 냉각시키므로서 Cu Foil에 그래핀을 성장시킨다. 성장된 그래핀은 롤투롤 방법을 통해 플렉시블 기판 위에 전사시키거나 또는 Cu Foil에 접착제가 포함되는 캐리어필름으로 라미네이팅한다. 메탈 촉매 에칭으로 Cu를 제거하고 화학적 도핑을 반복하여 저항이 감소된 그래핀구조를 얻는다. 이러한 방법 이외에 그래핀파우더를 이용하여 투명필름에 전사시켜서 얻을 수도 있다.
상기 본 발명의 구성은 예로서, 자동차제조 업체에서 차량의 전면유리에 발열체를 직접 설치하는 형태로 제작하는데 용이하게 적용될 수 있으며, 이러한 구성을 통하여 그래핀의 높은 열전도도를 이용하여 상기 유리면에 김서림 현상을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 3의 차량 설치 상태의 일실시예를 상세히 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 유리표면온도센서(400)는 상기 그래핀 발열체(120)가 형성되지 않은 상기 차량 유리(140)의 실내측 표면 또는 보호 필름(110) 표면에 형성된다.
즉, 유리표면온도센서(400)는 상기 그래핀 발열체(120)가 존재하지 않는 곳에 보호 필름(110) 위에 접촉되도록 형성되어 정확한 유리표면의 온도를 감지할 수 있다.
상기 실내습도센서(300)는 상기 차량 유리(140)와 일정 거리 이격된 차량(10)의 실내 특정 장소에 형성된다.
즉, 실내습도 센서(300)는 상기 보호필름(110) 바로 위에 이격을 가지고 형성되어 실내의 습도를 감지할 수 있고, 이를 위하여 상기 실내습도 센서(300)는 상기 차량 유리(140)과 일정 거리 이격된 차량(10)의 실내측, 예로서 대시보드(미도시) 등에 설치되는 것도 바람직하다.
또한, 상기 발열온도센서(200)는 상기 그래핀 발열체(120)와 대응되는 상기 차량 유리(140)의 표면에 형성되거나 상기 보호필름(125)의 일측으로 노출된 상기 그래핀 발열체(120)에 직접 접촉되도록 형성된다.
여기서, 온도와 습도를 감지는 온도센서와 습도선세를 개별적으로 설치하거나, 또는 이들이 일체된 온습도센서를 이용하는 것이 가능하다. 실내의 온도를 측정하는 온도센서, 공기중의 수증기의 양을 감지하는 습도센서 및 이들의 기능이 결합한 온습도센서는 일반적인 것 중에서 선택하여 사용하는 것이 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치의 제어방법을 나타낸 블록도이고, 도 8은 도 7의 발열동작을 시계열적으로 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차량의 시동키가 온되면, 계절 및 주변의 온도에 상관 없이 무조건 발열구동이 시작된다(S100~S110).
즉, 제어부(500)는, 상기 시동키 감지센서(650)로부터 차량의 초기 시동이 감지될 경우, 상기 센서(200)(300)(400)들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도의 조건과 관계없이 무조건 발열구동시작신호를 출력한다.
따라서, 구동부(700)는 상기 제어부(500)에서 출력되는 신호에 따라 상기 그래핀 발열체(120)에 전원부(800)의 동작전원을 공급하여 발열 동작을 제어함으로써, 이러한 동작은 차량의 전면유리 또는 측면유리를 미리 적정온도로 예열시키는 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 이후 발생하는 김서림 및 성애 등을 예방하고, 신속하게 제거 및 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 초기구동 과정을 그래프로 살펴보면, 도 8에 도시된 바와 같이, 시동키의 입력과 동시에, 초기 ta시간에 스위치가 온되어 발열체의 구동이 시작되고, 이후 일정시간(tb)동안 발열이 지속된다.
이후, 일정조건 또는 일정시간이 경과되면, 스위치가 오프되어 일정시간(tc)동안 발열체에 구동이 정지된다.
한편, 유리표면온도센서(400)는 상기 차량 유리의 표면온도를 감지하고, 실내습도센서(300)는 상기 차량의 실내습도를 감지하고, 발열온도센서(200)는 상기 그래핀 발열체(120)의 발열온도를 감지한다(S120).
이와 같은 상태에서, 상기 제어부(500)는, 상기 유리표면의 측정온도값(Km)과 미리 저장된 기준온도값(Kr)과의 차이가 미리 설정된 기준온도차값(Kd) 보다 큰가를 판단한다.
또한, 상기 실내습도의 측정습도값(Hm)과 미리 저장된 기준습도값(Hr)과의 차이가 미리 설정된 기준습도차값(Hd) 보다 큰가를 판단한다.
또한, 상기 그래핀 발열체(120)의 측정온도값(Km)이 미리 저장된 한계온도값(Kd) 보다 작은가를 판단한다.
따라서, 상기 제어부(500)는, 상기 조건을 모두 만족할 경우, 발열구동계속신호를 출력하고, 그렇지 않을 경우 발열구동정지신호를 출력한다(S130~S140).
이때, 상기 발열구동계속 과정을 그래프로 살펴보면, 도 8에 도시된 바와 같이, 초기 td시간에 스위치가 온되어 발열체의 구동이 시작되고, 이후 일정시간(te)동안 발열이 지속된다.
이후, 일정조건 또는 일정시간이 경과되면, 스위치가 오프되어 일정시간(tf)동안 발열체에 구동이 정지된다.
상기 제어부(500)는, 상기와 같은 발열구동계속 과정을 미리 설정된 시간동안 유지하고, 설정된 시간이 종료할 경우 발열 구동을 정지한다(S150~S160).
여기서, 상기 제어부(500)는, 상기 구동부(700)에 의하여 동작되는 상기 그래핀 발열체(120)의 온시간 및 오프시간 간격을 일정시간 누적 학습하여, 이슬점 발생 예상시간을 판단하고, 이에 따라 상기 그래핀 발열체(120)의 온/오프 동작 주기를 제어하는 것이 바람직하다.
예로서, 이렇게 계산된 이슬점 및 발생 예상시간은 제어부(500)에서 유리표면 온도센서(400)에서 감지된 유리표면 온도와 비교단계를 거치게 되는데, 비교결과, 유리표면의 온도가 이슬점의 온도보다 낮거나 같은 경우에는 상기 그래핀 발열체(120)에 전원을 공급하여 유리를 가열하게되며, 표면의 온도가 이슬점의 온도보다 높은 경우에는 그래핀 발열체(120)를 가열하지 않고, 즉 그래핀 발열체(120)에 전원을 차단하고 다시 감지 단계를 수행한다.
결국, 표면 유리 온도가 이슬점의 온도를 비교한 후, 그래핀 발열체(120)를 가열하거나 가열하지 않거나, 모두 처음 단계로 돌아가는 순환구조를 가져, 지속적으로 발열체의 표면온도와, 실내온도 및 습도를 감지하여 차량 유리의 김서림 또는 결로 현상을 방지하게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 발열체를 헬멧, 고글, 안경 및 이와 유사한 착용구에 부착 사용할 수 있도록 모듈화한 형태를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측으로 전극부(121)가 형성된 그래핀 발열체(120); 상기 그래핀 발열체(120) 위에 형성된 보호필름(110); 상기 전극부(21)에 연결되는 연결선(910); 릴레이(920)의 동작에 따라 상기 연결선(910)을 통하여 상기 그래핀 발열체(120)에 배터리(930)의 전원을 공급하여 발열 동작을 제어하는 구동모듈(900)을 포함하고, 상기 그래핀 발열체(120)는, 통상의 도시되지 않은 헬멧, 고글 또는 안경중 어느 하나의 착용구에 부착되도록 구성할 수 있다.
상기 그래핀 발열체(120)는 접착층(125)을 이용하여 도시되지 않은 통상의 헬멧, 고글, 안경 등의 착용구에 부착할 수 있다.
따라서, 상기 구동모듈(900)은 통상의 릴레이(920)를 이용하여 상기 발열체(100)를 컨트롤함으로써 배터리(930)를 통하여 적정한 전원을 공급하여 발열 동작을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 헬멧, 고글, 안경 등의 착용구에 부착된 발열체(100)의 발열 동작으로 인하여 편리하게 다양한 착용구에 장착하여 김서림 방지 효과를 제공할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110 : 보호필름
120 : 그래핀 발열체
125 : 접착층 121 : 전극부
130 : 보호 필름층 140 : 차량 유리
200 : 발열온도센서 300 : 실내습도센서
400 : 유리표면 온도센서 500 : 제어부
600 : 메모리 650 : 시동키
700 : 구동부 800 :전원부
900 : 구동모듈 910 : 연결선
920 : 릴레이 930 : 배터리
125 : 접착층 121 : 전극부
130 : 보호 필름층 140 : 차량 유리
200 : 발열온도센서 300 : 실내습도센서
400 : 유리표면 온도센서 500 : 제어부
600 : 메모리 650 : 시동키
700 : 구동부 800 :전원부
900 : 구동모듈 910 : 연결선
920 : 릴레이 930 : 배터리
Claims (10)
- 차량 유리;
상기 차량 유리 위에 형성되고 일측으로 전극부가 형성된 그래핀 발열체;
상기 그래핀 발열체 위에 형성된 보호필름;
상기 차량 유리의 표면온도를 감지하는 유리표면온도센서;
상기 차량의 실내습도를 감지하는 실내습도센서;
상기 그래핀 발열체의 발열온도를 감지하는 발열온도센서;
차량의 시동을 감지하는 시동키 감지센서;
상기 시동키 감지센서로부터 차량의 시동이 감지되면, 즉시 발열구동시작신호를 출력하고, 일정시간 이후 상기 센서들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도를 메모리에 미리 저장된 기준값과 비교 판단하고, 이에 따라 발열구동시작신호 또는 발열구동정지신호를 선택적으로 출력하는 제어부;
상기 제어부에서 출력되는 신호에 따라 상기 그래핀 발열체에 전원부의 동작전원을 공급 또는 차단하여 발열 동작을 제어하는 구동부를 포함하는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 차량 유리는 차량의 전면유리 또는 측면유리인
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 유리표면온도센서는 상기 그래핀 발열체가 형성되지 않은 상기 차량 유리의 실내측 표면에 형성되고,
상기 실내습도센서는 상기 차량 유리와 일정 거리 이격된 차량 실내의 특정 장소에 형성되고,
상기 발열온도센서는 상기 그래핀 발열체와 대응되는 상기 차량 유리의 표면에 형성되거나 상기 보호필름의 일측으로 노출된 상기 그래핀 발열체에 직접 접촉되도록 형성되는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 유리표면의 측정온도값과 미리 저장된 기준온도값과의 차이가 미리 설정된 기준온도차값 보다 크고, 상기 실내습도의 측정습도값과 미리 저장된 기준습도값과의 차이가 미리 설정된 기준습도차값 보다 크고, 상기 그래핀 발열체의 측정온도값이 미리 저장된 한계온도값 보다 작을 경우,
발열구동계속신호를 출력하고, 그렇지 않을 경우 발열구동정지신호를 출력하는
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 시동키 감지센서로부터 차량의 초기 시동이 감지될 경우,
상기 센서들로부터 감지되는 유리표면온도, 실내습도 및 발열온도의 조건과 관계없이 발열구동시작신호를 출력하는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 구동부에 의하여 동작되는 상기 그래핀 발열체의 온시간 및 오프시간 간격을 일정시간 누적 학습하여, 이슬점 발생 예상시간을 판단하고, 이에 따라 상기 그래핀 발열체의 온/오프 동작 주기를 제어하는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 차량 유리와 상기 그래핀 발열체의 사이 또는,
상기 그래핀 발열체와 상기 보호필름의 사이에 개재되는 접착층을 더 포함하는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 그래핀 발열체는
통상의 그래핀 소재이거나 투명전극 소재인,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 그래핀 발열체는
은나노 와이어 또는 금속중 적어도 하나 또는 이들이 결합된 형태를 더 포함하는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
- 일측으로 전극부가 형성된 그래핀 발열체;
상기 그래핀 발열체 위에 형성된 보호필름;
상기 전극부에 연결되는 연결선;
릴레이의 동작에 따라 상기 연결선을 통하여 상기 그래핀 발열체에 배터리의 전원을 공급하여 발열 동작을 제어하는 구동모듈을 포함하고,
상기 그래핀 발열체는, 통상의 헬멧, 고글 또는 안경에 부착되는,
그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치.
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| KR1020170012488A KR101901353B1 (ko) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | 그래핀 발열체를 이용한 차량용 오토 디포그 장치 |
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| EP3817509A1 (fr) * | 2019-10-28 | 2021-05-05 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Procédé de régulation d'un élément résistif destiné à dégivrer et/ou désembuer un support, et le dispositif associé |
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| CN113299424A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 新型的除尘去雾透明膜装置 |
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