KR20230141270A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20230141270A
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오동훈
황동우
권대복
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한온시스템 주식회사
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Abstract

복수의 공기 가열수단을 구비한 공조장치에 있어서 공기 토출 온도를 측정하는 센서의 위치를 최적화하여 높은 속효성과 난방 효율을 갖는 차량용 난방장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 차량용 공조장치의 공조케이스에 연결되어 차량 하측으로 공기를 토출하기 위한 플로어덕트; 및 상기 플로어덕트의 토출구측에 구비되어 발열하는 보조전열히터를 포함하고, 상기 플로어덕트를 통해 보조전열히터를 지나 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도감지센서를 구비하며, 상기 토출온도감지센서는 공기 유동 방향으로 보조전열히터의 하류에 배치된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 난방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 공기 가열수단을 구비한 공조장치에 있어서 공기 토출 온도를 측정하는 센서의 위치를 최적화한 차량용 난방장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치이다. 차량용 공조장치는 공조케이스의 내부에 냉방장치인 증발기 및 난방장치인 히터코어가 구비되며, 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 도어의 조작에 의해 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍한다.
도 1을 참조하면, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기와, 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 템프도어(15)를 포함하여 이루어진다. 공조케이스(10)의 입구 측에는 공기유입구(11)가 형성되고, 출구 측에는 모드도어에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트벤트(12), 전석벤트(13) 및 플로어벤트(14,15)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 공조케이스(10) 내부로 송풍한다.
증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)의 내부 공기유로에 순차로 구비된다. 증발기(2)는 냉방용 열교환기로서 이를 통과하는 공기를 냉각하며, 히터코어(3)는 난방용 열교환기로서 이를 통과하는 공기를 가열한다. 템프도어(15)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되어, 히터코어(3)를 바이패스하는 유로로 이동하는 공기의 양과 히터코어(3)를 통과하는 유로로 이동하는 공기의 양을 조절함으로써 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절한다.
모드도어는 디프로스트 벤트(12)의 개도를 조절하는 디프도어(16)과, 전석벤트(13)의 개도를 조절하는 벤트도어(17)와, 플로어벤트(14,15)의 개도를 조절하는 플로어도어(18)로 구성된다. 공기 유동 방향으로 히터코어(3)의 하류에는 전열히터(4)가 구비된다. 전열히터(4)는 보조 난방장치로서 전원의 인가에 의해 발열하는 PTC히터 등으로 구성된다.
종래의 PTC히터는 복수의 PTC소자가 나란하게 배열되고, 두께 방향으로 PTC소자의 양측에 +전극 및 -전극을 갖는 전극부가 구비된다. 전극부를 통해 전원이 인가되면 PTC소자는 발열한다. 각각의 전극부에는 전기적인 절연을 위한 절연층이 결합되며, 절연층에는 열의 원활한 전도를 위한 열전도층이 결합된다. 아울러, 각각의 열전도층에는 방열 표면적을 늘리기 위한 방열핀이 결합된다.
종래의 차량용 공조장치는 PTC히터의 열전달 경로가 길고 발열소자 면적이 작아 승온 속도가 떨어지며 열전달 효율이 저하되어 난방 효율이 저하되고 속효성이 낮으며 보호히터로서의 성능이 부족하여 온열감이 떨어지는 문제가 있다. 아울러, 공조케이스의 상하로 나눠지는 공기가 섞여 상하 온도차를 완전하게 임의로 제어하지 못하는 문제가 있다.
특허문헌 : 대한민국 등록특허공보 제10-2002378호(2019.07.16)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 복수의 공기 가열수단을 구비한 공조장치에 있어서 공기 토출 온도를 측정하는 센서의 위치를 최적화하여 높은 속효성과 난방 효율을 갖는 차량용 난방장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 차량용 공조장치의 공조케이스에 연결되어 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 토출덕트; 및 상기 토출덕트의 토출구측에 구비되어 발열하는 보조전열히터를 포함하고, 상기 토출덕트를 통해 보조전열히터를 지나 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도감지센서를 구비하며, 상기 토출온도감지센서는 공기 유동 방향으로 보조전열히터의 하류에 배치된다.
또한, 보조전열히터를 통과해 차량 실내로 토출되는 공기 중 일부를 포집하여 상기 토출온도감지센서로 안내하는 취출공기가이드수단을 구비한다.
상기 토출온도감지센서는 토출덕트 내에 설치되되 보조전열히터의 출구단에 인접하여 배치된다.
상기 취출공기가이드수단은 보조전열히터와 차단되면서 공기를 토출온도감지센서로 안내하는 유로가 형성된 가이드부재를 구비하고, 상기 가이드부재에 공기의 유입공과 배출공이 형성된다.
상기 취출공기가이드수단은 보조전열히터의 복사 열을 차단함과 아울러 토출온도감지센서까지 공기를 이동시키면서 보조전열히터를 통과한 공기의 평균 온도를 측정할 수 있도록 구성된다.
상기 토출온도감지센서는 가이드부재의 배출공에 배치된다.
상기 유입공은 복수개로 이루어지고, 각 유입공의 크기가 다르게 형성된다.
상기 유입공은 보조전열히터와 마주하는 방향에 형성되고, 상기 가이드부재는 공기의 유동 경로에서 벗어난 위치로 연장되어, 연장된 단부 측에 배출공 및 토출온도감지센서가 형성된다.
또한, 공조케이스 내부에 하나 이상의 난방용 열교환기 및 전열히터가 구비된다.
상기 취출공기가이드수단은 플로어덕트의 토출구 그릴에 일체화 형성된다.
상기 취출공기가이드수단은 토출온도감지센서와 일체로 조립되어 어셈블리를 구성하고, 상기 어셈블리가 플로어덕트 토출구 측에 별도로 결합된다.
상기 보조전열히터는 공기를 가열하여 형성되는 열대류 및 직접 열을 복사하는 열복사 중 적어도 어느 하나를 통해 난방한다.
상기 보조전열히터에는 히터의 온도를 감지하는 히터온도센서가 구비된다.
공기를 공조케이스 내부로 흡입하는 송풍유닛을 구비하고, 상기 송풍유닛이 구동하는 때에는 토출온도감지센서 값을 이용하여 보조전열히터를 제어하며, 송풍유닛이 구동하지 않을 때에는 히터온도센서 값을 이용하여 보조전열히터를 제어한다.
상기 토출덕트는 차실내 바닥으로 공기를 토출하는 플로어덕트로 구성된다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 외기온도가 매우 낮은 환경에서 히트펌프를 작동시키지 못하는 조건에서도 난방 속효성과 효율의 향상이 가능하다. 아울러, 히트펌프의 작동이 가능한 외기온도의 조건에서도 보조전열히터의 추가적인 작동으로 인해 난방 속효성과 효율의 향상이 가능하며 히트펌프의 최소 작동을 위한 전력보다 낮은 난방이 필요한 실내 온도에 도달하여도 보조전열히터를 단독으로 작동시켜 적은 전력으로 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 보조전열히터의 복사 온도가 토출온도감지센서에 직접적인 영향이 없도록 하면서도, 토출공기가 믹싱되어 대표성을 가질 수 있게 되어 정확한 온도 측정이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치의 내부를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 설치 상태를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 내부를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플로어덕트와 보조전열히터의 분리 상태를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 보조전열히터를 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 토출온도감지센서의 위치를 도시한 것이며,
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플로어덕트 내부 구성을 개략적으로 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플로어덕트 및 토출온도감지센서를 도시한 사시도이며,
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플로어덕트의 토출구 그릴 부위와 취출공기가이드수단을 도시한 사시도이고,
도 11은 도 10의 평면도이며,
도 12는 도 11의 변형 예를 도시한 것이고,
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플로어덕트 및 토출온도감지센서를 도시한 사시도이며,
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 취출공기가이드수단을 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 공조장치(300)는 공조유닛(100)과 송풍유닛(400)을 포함한다. 공조유닛(100)은 공조케이스(110)와, 냉방용 열교환기 및 난방용 열교환기와, 템프도어(115) 및 모드도어를 포함하여 이루어진다. 송풍유닛(400)은 블로워모터 및 블로워휠을 구비하여 공조케이스(110) 내부 공기유로로 공기를 송풍한다.
공조케이스(110)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고, 출구측에는 복수의 공기토출구가 형성된다. 공기토출구는 차량 창쪽으로 공기를 토출하기 위한 디프로스트벤트(112), 탑승자 얼굴 쪽으로 공기를 토출하기 위한 전석벤트(113), 탑승자 발 쪽으로 공기를 토출하기 위한 플로어벤트(114,115) 및 차량 후석으로 공기를 토출하기 위한 콘솔벤트로 이루어진다.
또한, 공조케이스(110) 내부에는 공기유로가 형성되어, 차량 실내로 공조풍을 토출하도록 구성된다. 송풍유닛(400)은 공조케이스(110)의 공기유입구(111)에 설치되어 내기 또는 외기를 공조케이스(110)의 내부로 송풍한다. 냉방용 열교환기 및 난방용 열교환기는 공조케이스(110) 내부 공기유로에 공기 유동 방향으로 순차로 구비된다.
냉방용 열교환기는 이를 통과하는 공기와 열교환하여 공기를 냉각시키며 증발기(102)로 구성된다. 난방용 열교환기는 이를 통과하는 공기와 열교환하여 공기를 가열시키며 히터코어(103)로 구성된다. 난방용 열교환기는 냉각수를 열원으로 이용하는 히터코어(103) 대신에 냉매를 열원으로 이용하는 실내응축기 등의 내부열교환기로 구성될 수 있다.
템프도어(115)는 증발기(102)와 히터코어(103) 사이에 설치되어, 히터코어(103)를 통과하는 공기와 히터코어(103)를 바이패스하는 공기의 양을 조절한다. 모드도어는 디프로스트벤트(112)의 개도를 조절하는 디프도어(116)와, 전석벤트(113)의 개도를 조절하는 벤트도어(117)와, 플로어벤트(114,115)의 개도를 조절하는 플로어도어(118)로 구성된다.
플로어벤트(114,115)는 전석플로어벤트(114) 및 후석플로어벤트(115)로 구성되며, 전석플로어벤트(114)에는 샤워덕트라고 불리는 플로어덕트(150)가 연결된다. 플로어덕트(150)는 공조케이스(110)에 연결되어 차량 하측으로 공기를 토출하기 위한 공조덕트이다. 즉, 공조케이스(110)의 온풍은 플로어덕트(150)를 통해 탑승자의 발이 위치한 차량 전석 하측의 시트바닥면으로 토출된다.
플로어덕트(150)의 입구(158)는 공조케이스(110)의 양측면에 형성된 전석플로어벤트(114) 토출구에 연결된다. 플로어덕트(150)는 전석플로어벤트(114) 토출구에서 각각 차량 폭 방향 양측으로 연장 형성되며, 토출구(159)는 하부를 향하도록 굴곡 형성된다. 플로어덕트(150)의 토출구(159)는 대략 직사각형 형상으로 이루어지며, 그 밖의 다른 형태로도 형성될 수 있다.
아울러, 후석플로어벤트(115)에는 차량 후석 방향을 향해 연장되는 리어덕트(156)가 연결된다. 리어덕트(156)의 입구는 후석플로어벤트(115)의 토출구에 연결되며, 리어덕트(156)는 후석 방향을 향해 연장된다. 리어덕트(156)의 후방 단부 측에는 후석플로어덕트(155)가 연결되어 차량 폭 방향 양측으로 분기된다. 후석플로어덕트(155)는 리어덕트(156)에서 차량 폭 방향 좌우측으로 연장되어 차량 후석 탑승자의 발 쪽으로 공조 공기가 토출된다.
난방용 열교환기는 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 또한, 공기 유동 방향으로 히터코어(103)의 하류에는 제1 가열수단이 구비된다. 제1 가열수단은 전압의 인가에 의해 발열하는 전열히터(104)로 구성된다. 전열히터(104)는 보조 난방장치로서 전원의 인가에 의해 발열하는 PTC히터 등으로 구성된다. 또한, 공조케이스(110)의 외측에 제2 가열수단이 구비된다.
제2 가열수단은 전압의 인가에 의해 발열하는 보조전열히터(200)로 구성된다. 보조전열히터(200)는 토출덕트에 구비된다. 본 실시 예에서, 보조전열히터(200)는 차량 폭 방향으로 좌우 양측의 플로어덕트(150)의 토출구 측에 구비된다. 아울러, 보조전열히터(200)는 차량 폭 방향으로 좌우 양측의 후석플로어덕트(155)의 토출구 측에 구비된다. 이와 같이, 보조전열히터(200)는 차량의 차체(500) 전후 좌우에 복수개(4개) 구비된다. 보조전열히터(200)는 플로어덕트 이외에 다른 벤트덕트에 설치되는 것이 가능하다.
차량용 공조장치(300)는 실내온도센서(230), 실외온도센서(223), 히터온도센서(210), 토출온도감지센서(220), 공조제어기(222) 및 제2 가열수단제어기(221)를 포함한다. 실내온도센서(230)는 차량 실내 온도를 감지하며, 실외온도센서(223)는 실외 온도를 감지한다. 히터온도센서(210)는 보조전열히터(200)에 구비되어, 보조전열히터(200)의 온도를 감지한다.
보조전열히터(200)는 비교적 두께가 얇은 대략 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 보조전열히터(200)에는 공기를 관통시키는 복수의 다공홀(201)이 타공 형성된다. 보조전열히터(200)의 일측면에는 히터온도센서(210)가 구비된다. 토출온도감지센서(220)는 플로어덕트(150)를 통해 보조전열히터(200)를 지나 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지한다.
공조제어기(222)는 실내온도센서(230), 실외온도센서(223), 토출온도감지센서(220)로부터 온도값을 취득하여, 히터코어(103), 전열히터(104) 및 보조전열히터(200)의 작동 여부 또는 작동 정도를 제어한다. 제2 가열수단제어기(221)는 보조전열히터(200) 각각의 출력 여부와 정도를 제어한다. 제2 가열수단제어기(221)는 히터온도센서(210)로부터 온도값을 취득하여, 보조전열히터(200)의 과열 또는 복사 난방 온도를 제어한다.
제2 가열수단제어기(221)는 각각의 보조전열히터(200)에 전력선(231) 및 제2 가열수단연결신호선(233)을 통해 연결된다. 또한, 공조제어기(222)와 각각의 토출온도감지센서(220), 실내온도센서(230), 실외온도센서(223)는 공조제어기 연결신호선(232)을 통해 연결된다. 아울러, 공조제어기(222)와 제2 가열수단제어기(221)는 제어기간 통신신호선(234)을 통해 연결되어 신호를 주고 받는다.
즉, 공조제어기(222)는 보조전열히터(200)의 작동 여부 또는 작동 정도를 제2 가열수단제어기(221)에 명령하여, 제2 가열수단제어기(221)가 보조전열히터(200) 각각의 출력 여부와 정도를 제어하도록 한다. 이러한 구성을 통해, 보조전열히터(200) 각각의 출력이 사용자 위치에 따라 독립적으로 제어되어 효율적인 난방을 수행할 수 있다.
차량용 공조장치(300)는 풋 취출구 쪽 공기를 추가적으로 가열하거나 복사 난방을 할 수 있는 보조전열히터(200)를 구비하며, 보조전열히터(200)는 다공홀(201)이 형성된 면상발열체로서 복사 난방을 수행할 수 있다. 보조전열히터(200)의 구성을 통해 공조케이스(110) 내에 전열히터(104)만 갖는 구조에 비해 높은 난방 효율이 가능하고 속효성을 증가시킬 수 있다.
또한, 외기온도가 매우 낮은 환경에서 히트펌프를 작동시키지 못하는 조건에서도 난방 속효성과 효율의 향상이 가능하다. 아울러, 히트펌프의 작동이 가능한 외기온도의 조건에서도 보조전열히터(200)의 추가적인 작동으로 인해 난방 속효성과 효율의 향상이 가능하며 히트펌프의 최소 작동을 위한 전력보다 낮은 난방이 필요한 실내 온도에 도달하여도 보조전열히터(200)를 단독으로 작동시켜 적은 전력으로 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
종래에는 히트펌프 작동불가 조건에서 그리고 히트펌프 작동가능 조건에서 모두 송풍유닛의 블로워를 작동시켜야 한다. 본 발명은 히트펌프 작동가능 조건에서도 블로워의 작동을 오프(Off)하고 보조전열히터(200)만을 작동시켜 난방 수행이 가능하며 속효성과 난방 성능 및 효율을 향상 가능하다.
한편, 토출온도감지센서(220)는 공기 유동 방향으로 보조전열히터(200)의 하류에 배치된다. 또한, 차량용 공조장치(300)는 취출공기가이드수단을 구비한다. 취출공기가이드수단은 보조전열히터(200)를 통과해 차량 실내로 토출되는 공기 중 일부를 포집하여 토출온도감지센서(220)로 안내하는 기능을 한다. 토출온도감지센서(220)는 플로어덕트(150) 내에 설치되되 보조전열히터(200)의 출구단에 인접하여 배치된다.
도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 종래의 토출온도감지센서(50)는 공조케이스(110) 내에 설치된 전열히터(104)의 후단에 설치되었다. 본 발명의 토출온도감지센서(20)는 보조전열히터(200)의 후단에 설치됨과 아울러 취출공기가이드수단을 통해 차량 실내로 토출되는 공기 중 일부를 포집하여 토출온도감지센서(220)로 안내하여 공기 온도를 측정한다.
종래에는 토출온도감지센서(50)가 복사와 대류 기능을 하는 전열히터(104) 또는 보조전열히터(200)에 인접하여 설치됨에 따라, 감지 온도의 오류가 커지며 국부적인 위치에서의 공기 온도만을 측정하여 대표성을 갖기 어려웠다. 본 발명은 보조전열히터(200)의 직접적인 복사 열을 차단하고 보조전열히터(200) 토출구의 다양한 위치에서의 공기의 혼합된 평균 온도를 측정할 수 있다.
플로어덕트(150)의 내부를 유동하는 공기는 보조전열히터(200)를 통과하여 가열된 후 플로어덕트(150) 토출구(159) 측에 형성된 그릴(240)을 통해 차량 실내로 토출된다. 그릴(240)로 토출되는 공기 중 일부는 취출공기가이드수단을 통해 별도의 공간으로 안내되고, 상기 별도의 공간에 구비된 토출온도감지센서(220)에 의해 온도 측정된 후 포집된 공기가 토출된다.
즉, 보조전열히터(200)의 공기 취출부에 하나 이상의 중공된 관 형태의 별도의 공기 취출구가 형성되고, 이 별도의 공기 취출구의 출구 단에 토출온도감지센서(220)가 장착된다. 이러한 구성을 통해, 대면적의 가열수단의 취출 공기의 온도가 충분히 평균적인 대표값을 갖게 된다.
취출공기가이드수단은 보조전열히터(200)의 발열 표면이 토출온도감지센서(220)에 직접적으로 노출되지 않도록 토출온도감지센서(220)로부터 일정 간격 이격되어 보조전열히터(200)의 직접적인 복사 열전달을 차단하도록 형성된다. 따라서, 토출온도감지센서(220)가 보조전열히터(200)에 인접하여 구성됨에도 불구하고, 대표성을 갖는 공기의 토출온도를 감지할 수 있게 되어 토출 온도를 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.
도 9 내지 도 11을 더 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 취출공기가이드수단은 가이드부재(271)를 구비한다. 가이드부재(271)는 보조전열히터(200)와 차단되면서 공기를 토출온도감지센서(220)로 안내하는 유로가 형성된다. 가이드부재(271)는 납작한 사각 관 형상이고 중공으로 이루어진다. 플로어덕트(150)의 토출측덕트(151)에는 그릴을 이루는 복수의 관통홀(152)이 형성되어 보조전열히터(200)를 통과한 공기가 관통홀(152)을 통해 차량 실내로 토출된다.
가이드부재(271)에는 공기의 유입공(272)과 배출공이 형성된다. 토출온도감지센서(220)는 가이드부재(271)의 배출공에 배치된다. 즉, 가이드부재(271)의 유입공(272)은 보조전열히터(200)와 마주하는 방향에 형성된다. 또한, 가이드부재(271)는 공기의 유동 경로에서 벗어난 위치로 연장되어, 연장된 단부 측에 배출공 및 토출온도감지센서(220)가 형성된다.
이와 같이, 취출공기가이드수단은 보조전열히터(200)의 복사 열을 차단함과 아울러 토출온도감지센서(220)까지 공기를 이동시키면서 보조전열히터(200)를 통과한 공기의 평균 온도를 측정할 수 있도록 구성된다. 따라서, 공기가 가이드부재(271)의 유입공(272)으로 유입된 후 토출온도감지센서(220)까지 안내되어 이동하면서 공기의 믹싱 효과가 증가한다.
더욱 상세하게는, 가이드부재(271)는 플로어덕트(150)의 토출측덕트(151)의 관통홀(152)을 가로질러 길게 연장 형성되고 2열로 나란히 구비된다. 가이드부재(271)는 2열로 도시되었으나 그 개수를 가감할 수 있다. 가이드부재(271)의 길이 방향으로 단부 측은 각 열을 따라 이동한 공기를 토출온도감지센서(220)까지 안내하도록 연장된다.
가이드부재(271)의 유입공(272)은 복수개로 이루어지고, 각 유입공(272)의 크기가 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 유입공(272)을 통해 유입되어 가이드부재(271)를 따라 이동하는 공기의 믹싱 효과를 극대화할 수 있다. 취출공기가이드수단인 가이드부재(271)는 플로어덕트(150)의 토출구 그릴에 일체화 형성된다. 따라서, 그릴부 성형시 취출공기가이드수단을 함께 일체로 만들 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 도 12를 더 참조하면, 토출온도감지센서(220,220a)는 복수개 구비될 수 있다. 이 경우, 가이드부재(271)는 공기를 여러 방향으로 분기시켜 각 배출공에 각각의 토출온도감지센서(220,220a)를 배치시킬 수 있다. 각 토출온도감지센서(220,220a)를 통해 감지된 온도의 평균값을 연산하여 더욱 대표성을 갖는 토출 온도 데이터를 활용할 수 있다.
도 13 및 도 14를 더 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 취출공기가이드수단은 가이드부재(271)를 구비한다. 가이드부재(271)는 보조전열히터(200)와 차단되면서 공기를 토출온도감지센서(220)로 안내하는 유로가 형성된다. 가이드부재(271)는 대략 원형 관 형상이고 중공으로 이루어진다. 보조전열히터(200)는 후석플로어덕트(155)의 토출구 측에 설치되며, 공기 유동 방향으로 보조전열히터(200)의 하류에 가이두부재(271)가 설치된다.
또한, 취출공기가이드수단은 토출온도감지센서(220)와 일체로 조립되어 어셈리를 구성한다. 가이드부재(271)의 일측 단부에 토출온도감지센서(220)가 일체로 조립되어 어셈블리를 구성하며, 이 어셈블리가 플로어덕트(150) 또는 후석플로어덕트(155) 토출구 측에 별도로 결합되는 것이다.
정리하면, 차량용 공조장치(300)는 보조전열히터(200) 각각의 전력을 제어하는 제2 가열수단제어기(221)를 구비한다. 제2 가열수단제어기(221)는 공조제어기(222)와 신호를 주고 받아 공조제어기(222)로부터 송신되는 작동 여부, 작동 정도에 대한 신호에 의해 보조전열히터(200) 각각의 출력이 제어되도록 한다. 아울러, 제2 가열수단제어기(221)는 보조전열히터(200)의 발열온도 수준을 감지하여 이상여부를 판단하고, 이 정보를 공조제어기(222)로 송신하는 기능을 한다.
이러한 일련의 차량용 공조장치(300)의 제어 로직은 실외온도, 실내온도, 각 좌석의 풋 토출온도, 블로워 송풍량, 설정온도로부터 최적의 난방을 위한 모드를 설정하게 하고, 목표 토출온도와 목표 실내온도를 연산하여 각 난방수단의 작동 여부와 출력량을 설정하여 제어할 수 있게 한다.
이와 같이, 공기토출온도를 감지하고 제어하기 위해서는 공기가 충분히 믹싱되고 대표성을 가질 수 있는 온도로 감지 가능하여야 한다. 하지만, 보조전열히터(200)가 공기 취출구 근처에 위치함에 따라, 토출온도감지센서(220)가 보조전열히터(200)에 인접함에 따른 복사 온도가 측정되는 문제가 있고, 보조전열히터(200)의 면적에 대해 국부적인 위치에서의 공기 온도만을 측정함에 따라 온도 측정의 오류가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 하나 이상의 중공부를 갖는 가이드부재(271)를 통해 보조전열히터(200)의 토출 공기가 이 중공부를 통해 별도의 취출부로 토출되도록 하고 토출온도감지센서(220)의 위치를 최적화한다. 이로 인해, 보조전열히터(200)의 복사 온도가 토출온도감지센서(220)에 직접적인 영향이 없도록 하면서도, 토출공기가 믹싱되어 대표성을 가질 수 있게 되어 정확한 온도 측정이 가능해지는 것이다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 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.
100: 공조유닛 102: 증발기
103: 히터코어 104: 전열히터
110: 공조케이스 111: 공기유입구
112: 디프로스트벤트 113: 전석벤트
114, 115: 플로어벤트 115: 템프도어
116: 디프도어 117: 벤트도어
118: 플로어도어 150: 플로어덕트
151: 토출측덕트 152: 관통홀
158: 입구 159: 토출구
155: 후석플로어덕트 156: 리어덕트
200: 보조전열히터 210: 히터온도센서
220: 토출온도감지센서 221: 제2 가열수단제어기
222: 공조제어기 223: 실외온도센서
230: 실내온도센서 240: 그릴
271: 가이드부재 272: 유입공
300: 차량용 공조장치 400: 송풍유닛
500: 차체

Claims (15)

  1. 차량용 공조장치의 공조케이스에 연결되어 차량 실내로 공기를 토출하기 위한 토출덕트; 및
    상기 토출덕트의 토출구측에 구비되어 발열하는 보조전열히터를 포함하고,
    상기 토출덕트를 통해 보조전열히터를 지나 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도감지센서를 구비하며,
    상기 토출온도감지센서는 공기 유동 방향으로 보조전열히터의 하류에 배치되는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    보조전열히터를 통과해 차량 실내로 토출되는 공기 중 일부를 포집하여 상기 토출온도감지센서로 안내하는 취출공기가이드수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 토출온도감지센서는 토출덕트 내에 설치되되 보조전열히터의 출구단에 인접하여 배치되는 차량용 공조장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 취출공기가이드수단은 보조전열히터와 차단되면서 공기를 토출온도감지센서로 안내하는 유로가 형성된 가이드부재를 구비하고, 상기 가이드부재에 공기의 유입공과 배출공이 형성되는 차량용 공조장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 취출공기가이드수단은 보조전열히터의 복사 열을 차단함과 아울러 토출온도감지센서까지 공기를 이동시키면서 보조전열히터를 통과한 공기의 평균 온도를 측정할 수 있도록 구성되는 차량용 공조장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 토출온도감지센서는 가이드부재의 배출공에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 유입공은 복수개로 이루어지고, 각 유입공의 크기가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 유입공은 보조전열히터와 마주하는 방향에 형성되고, 상기 가이드부재는 공기의 유동 경로에서 벗어난 위치로 연장되어, 연장된 단부 측에 배출공 및 토출온도감지센서가 형성되는 차량용 공조장치.
  9. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    공조케이스 내부에 하나 이상의 난방용 열교환기 또는 전열히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 취출공기가이드수단은 플로어덕트의 토출구 그릴에 일체화 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 취출공기가이드수단은 토출온도감지센서와 일체로 조립되어 어셈블리를 구성하고, 상기 어셈블리가 플로어덕트 토출구 측에 별도로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 보조전열히터는 공기를 가열하여 형성되는 열대류 및 직접 열을 복사하는 열복사 중 적어도 어느 하나를 통해 난방하는 차량용 공조장치.
  13. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 보조전열히터에는 히터의 온도를 감지하는 히터온도센서가 구비되는 차량용 공조장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    공기를 공조케이스 내부로 흡입하는 송풍유닛을 구비하고,
    상기 송풍유닛이 구동하는 때에는 토출온도감지센서 값을 이용하여 보조전열히터를 제어하며, 송풍유닛이 구동하지 않을 때에는 히터온도센서 값을 이용하여 보조전열히터를 제어하는 차량용 공조장치.
  15. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 토출덕트는 차실내 바닥으로 공기를 토출하는 플로어덕트인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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