WO2022250301A1 - 통합형 공기질 센서 - Google Patents

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WO2022250301A1
WO2022250301A1 PCT/KR2022/005861 KR2022005861W WO2022250301A1 WO 2022250301 A1 WO2022250301 A1 WO 2022250301A1 KR 2022005861 W KR2022005861 W KR 2022005861W WO 2022250301 A1 WO2022250301 A1 WO 2022250301A1
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air
sensor element
sensor
integrated
passages
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PCT/KR2022/005861
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임채근
백창현
오상호
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한온시스템 주식회사
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    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/06—Filtering

Definitions

  • the present invention relates to an integrated air quality sensor, and more particularly, by integrating a plurality of sensors for detecting factors affecting air quality in a vehicle cabin, the number of parts, assembly work, manufacturing cost, and installation space can be reduced, and through this , it is about an integrated air quality sensor that can be expected to reduce costs and efficiently utilize space in the vehicle interior.
  • the automatically controlled air conditioner detects the air condition and air quality in the cabin, for example, the temperature and humidity, the concentration of harmful gases, the concentration of fine dust, and the concentration of carbon dioxide in the cabin, It automatically adjusts the temperature, humidity and air quality in the room. Therefore, the temperature, humidity and air cleanliness in the vehicle interior are always maintained comfortably.
  • the automatically controlled air conditioner detects the concentration of harmful gases, fine dust, and carbon dioxide in the vehicle interior, and then controls the blower, various doors, and air purifiers according to the detected data. Therefore, the air cleanliness in the cabin is increased and the comfort in the cabin is maintained at a constant level.
  • air conditioner an automatically controlled air conditioner
  • sensors for detecting air quality in a vehicle interior.
  • the vehicle is equipped with an internal temperature sensor, a humidity sensor, a fine dust sensor, a carbon dioxide sensor, a VOC sensor (Volatile Organic Compounds Sensor), and the like.
  • the sensors are installed in a specific part of the vehicle interior, for example, a part of the instrument panel in front of the driver's seat, and measure the temperature and humidity, the concentration of carbon dioxide, the concentration of fine dust, and the concentration of harmful gases in the vehicle cabin. detected and provided to the air conditioner.
  • the air conditioner controls the air conditioner, heater, blower, various doors and air purifiers based on the data detected by each sensor, thereby optimizing the temperature, humidity and air cleanliness in the vehicle interior. state can be controlled.
  • each sensor has a suction type structure that senses by sucking in a certain amount of air, and for this purpose, each has an intake fan for sucking air.
  • each sensor is equipped with an intake fan for sucking air, the weight is inevitably increased, and due to this increase in weight, a defect that increases the overall weight of the vehicle has also been pointed out.
  • the present invention has been devised to solve the above conventional problems, and its purpose is to significantly reduce manufacturing cost, assembly man-hours, and installation space by integrating each sensor into one, unlike the prior art in which each sensor is individually manufactured and installed. It is to provide an integrated air quality sensor that can reduce
  • Another object of the present invention is to provide an integrated air quality sensor that can reduce manufacturing costs, assembly man-hours, and installation space, so that cost reduction effects can be expected and interior spaces can be efficiently designed.
  • Another object of the present invention by integrating each sensor into one, can significantly reduce the weight compared to conventional sensors that are individually manufactured and installed, thereby reducing the weight of the entire vehicle, thereby reducing the manufacturing cost of the vehicle. and to provide an integrated air quality sensor capable of improving fuel efficiency of a vehicle.
  • an integrated air quality sensor for detecting air conditions in a vehicle interior, comprising: a sensor body having a plurality of air passages capable of introducing and discharging air in the vehicle interior; and ; a plurality of sensor elements installed on each of the air passages to sense conditions of the air in the cabin introduced into the respective air passages; an intake fan that sucks air in the vehicle cabin through the air passages and blows air toward the corresponding sensor elements of each air passage; It is characterized in that it includes a foreign substance inflow prevention unit that is installed in only some of the plurality of air passages and filters foreign substances in the air flowing into the corresponding air passages.
  • the foreign substance inflow preventing unit is characterized in that it is selectively installed in the air passages in response to the sensing characteristics of each sensor element installed on each of the air passages.
  • the sensor elements include an internal air temperature sensor element for detecting the interior temperature, a fine dust sensor element for detecting the concentration of fine dust in the interior, a humidity sensor element for sensing the humidity in the interior, and a carbon dioxide concentration in the interior. It includes a carbon dioxide sensor element for detecting and a VOC sensor element for detecting the concentration of harmful gases in the vehicle interior;
  • the internal temperature sensor element has optimal sensing characteristics under a specific flow rate or higher interior air condition, and the fine dust sensor element has optimal sensing characteristics under a specific minimum required unfiltered interior air condition.
  • the humidity sensor element, the carbon dioxide sensor element, and the VOC sensor element are characterized in that they have optimal sensing characteristics under an air condition in a vehicle room of a specific cleanliness level with little inflow of foreign substances.
  • the air flow path includes a first air flow path in which the foreign matter inflow prevention unit is installed; a second air passage in which the foreign substance inflow prevention unit is not installed;
  • the inner temperature sensor element and the fine dust sensor element are characterized in that they are installed on the second air flow path.
  • the inner temperature sensor element and the fine dust sensor element are sequentially installed on the second air passage, and based on the air flow direction of the second air passage, the inner temperature sensor element is the fine dust sensor. It is characterized in that it is installed on the upstream side of the element.
  • the humidity sensor element, the carbon dioxide sensor element, and the VOC sensor element are sequentially installed on the first air passage.
  • the foreign matter inflow prevention unit is installed at an inlet side of the first air passage, and filters the air introduced into the first air passage to provide vehicle interior air with a specific cleanliness to the humidity sensor element and the carbon dioxide sensor element. It is characterized in that the flow to the side of the VOC sensor element.
  • the fine dust sensor element is characterized in that it is installed in the branch air passage.
  • the integrated air quality sensor since a plurality of sensors for detecting air quality influencing factors in the cabin are integrated into one structure, there is an effect that it is not necessary to separately manufacture each sensor for each air quality influencing factor in the cabin.
  • the sensors for each air quality influencing factor in the vehicle are not separately manufactured, but integrated into one structure, manufacturing cost and installation space can be remarkably reduced.
  • the weight can be significantly reduced compared to the conventional technology in which sensors for each air quality influence factor in the cabin are separately manufactured and installed. Through this, there is an effect of improving the manufacturing cost of the vehicle and the fuel efficiency of the vehicle.
  • a vehicle interior air having a certain level of cleanliness with less inflow of foreign substances is required.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an integrated air quality sensor according to the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing other embodiments of the integrated air quality sensor according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an air conditioner control structure using an integrated air quality sensor according to the present invention.
  • the integrated air quality sensor of the present invention includes a sensor body 10 .
  • the sensor body 10 is installed inside the instrument panel in front of the driver's seat and has a plurality of air passages 20.
  • the plurality of air passages 20 are places where sensor elements 30 for each air quality influencing factor are installed to detect the air condition and air quality influencing factors in the vehicle cabin, and have an inlet 20a and an outlet 20b.
  • the inlet 20a communicates with the inside of the cabin to introduce air inside the cabin, and the outlet 20b discharges air that has passed through each sensor element 30 after being introduced into the inlet 20a.
  • the plurality of air passages 20 are configured such that downstream portions communicate with each other, and the plurality of air passages 20 configured in this way have a common outlet 20b.
  • an intake fan 40 is installed on the side of the common outlet 20b of the air passages 20 .
  • the intake fan 40 sucks in air inside the cabin through the inlets 20a of the air passages 20, and blows the sucked in air toward the sensor element 30 installed on the side of the air passage 20.
  • the sensor elements 30 of each air passage 20 can sense the concentration and state of the air quality influence factors in the cabin while contacting the air inside the cabin blown through the intake fan 40 .
  • Such an intake fan 40 is usually interlocked with an air conditioner. Therefore, when the air conditioner is turned on, the intake fan 40 is also turned on to suck in the air in the vehicle interior, and when the air conditioner is turned off, the intake fan 40 is also turned off to suck in air in the vehicle interior. Stop.
  • the integrated air quality sensor of the present invention includes a plurality of air passages 20, wherein the air passages 20 include a first air passage 22 and a second air passage 24.
  • the first and second air passages 22 and 24 have different structures.
  • a humidity sensor element 32, a carbon dioxide sensor element 34, and a VOC sensor element 35 are sequentially installed in the first air passage 22, and a temperature sensor element is installed in the second air passage 24.
  • 36 and a fine dust sensor element 38 are installed, and these first and second air passages 22 and 24 flow the air in the vehicle interior to each sensor element 30 on the inside, and each sensor Different structures are formed corresponding to the sensing characteristics of each sensor element 30 so as to make the flow state of air to the elements 30 into the most suitable condition for increasing the sensing accuracy.
  • each sensor element 30 when sensing the air quality in the vehicle cabin through the flowing air of the corresponding air passage 20, each sensor element 30 has different air quality influence factors for each air quality effect factor in order to exhibit optimal sensing performance. Air movement is required.
  • the humidity sensor element 32 the carbon dioxide sensor element 34, and the VOC sensor element 35 for detecting the humidity, carbon dioxide concentration, and harmful gas concentration in the vehicle, contamination and corrosion by moisture, foreign substances, etc.
  • the air in the car room with a certain degree of cleanliness with less inflow of foreign substances is required.
  • the air in the vehicle room with a certain degree of cleanliness from which dust and foreign substances are filtered is required.
  • the air passages 20 are formed in different structures.
  • a foreign matter inflow prevention unit 22a is installed on the side portion.
  • the interior air of a specific cleanness with little inflow of foreign substances is introduced and flows toward the humidity sensor element 32, the carbon dioxide sensor element 34, and the VOC sensor element 35.
  • the humidity sensor element 32, the carbon dioxide sensor element 34, and the VOC sensor element 35 increase the detection accuracy of the humidity, carbon dioxide concentration, and harmful gas concentration.
  • the foreign matter inflow prevention part 22a of the first air passage 22 is composed of any one of a mesh filter, a nonwoven fabric filter, and a HEPA filter.
  • the foreign substance inflow prevention unit 22a configured as described above filters foreign substances in the air blown toward the humidity sensor element 32, the carbon dioxide sensor element 34, and the VOC sensor element 35 to increase cleanliness.
  • the second air flow path 24 on the side of the internal temperature sensor element 36 and the fine dust sensor element 38, which require interior air at a flow rate higher than a specific flow rate and unfiltered interior air, is a foreign matter inflow prevention unit. (22a) is not installed, and has a wider diameter than other air passages (22).
  • the unfiltered interior air at a flow rate higher than a specific flow rate is introduced to flow toward the internal temperature sensor element 36 and the fine dust sensor element 38. Accordingly, the accuracy of detecting the indoor temperature of the internal temperature sensor element 36 and the concentration of fine dust in the automobile cabin of the fine dust sensor element 38 is increased.
  • the integrated air quality sensor of the present invention includes, among a plurality of sensor elements 30, a sensor element that should not be affected by a heat source, for example, a humidity sensor element 32 and an internal temperature sensor element.
  • a sensor element that should not be affected by a heat source for example, a humidity sensor element 32 and an internal temperature sensor element.
  • the detection accuracy may be deteriorated due to the heat of various electrical parts embedded in the sensor body 10, so that the influence of the internal heat source is as small as possible. It is arranged on the inlet (20a) side, and through this, to increase the detection accuracy.
  • the internal temperature sensor element 36 and the fine dust sensor element 38 are sequentially installed on the second air passage 24, based on the air flow direction of the second air passage 24. , It is preferable that the internal temperature sensor element 36 is installed upstream of the fine dust sensor element 38.
  • the fine dust sensor element 38 since the amount of dust in the air is measured by passing light through the dust sensor in the air, the temperature of the air can be changed by the light, and thus the fine dust sensor element 38 This is to enable the internal temperature sensor element 36 to preferentially sense the air temperature inside the vehicle before the air temperature is changed by the air temperature.
  • FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the integrated air quality sensor according to the present invention.
  • the integrated air quality sensor of another embodiment further includes a branch air passage 26 branched from the second air passage 24, and the fine dust sensor element 38 is installed on the branch air passage 26.
  • the branch air passage 26 is branched from the second air passage 24 at the downstream side of the internal temperature sensor element 36, and has an outlet 20b common to the first and second air passages 22 and 24.
  • the branch air flow path 26 causes the interior air introduced through the second air flow path 24 to flow toward the fine dust sensor element 38 .
  • the fine dust sensor element 38 can detect the concentration of fine dust in the air flowing along the branch air passage 26 in the vehicle interior.
  • the branch air passage 26 has a smaller diameter than the other air passages 22 and 24, and it is preferable to introduce a predetermined minimum required flow rate of air inside the vehicle and flow it toward the fine dust sensor element. .
  • FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the integrated air quality sensor according to the present invention.
  • the first air passage 22 has an independent outlet 20b, and the second air passage 24 and the branch air passage 26 share a common outlet 20b. structure that has
  • the intake fan 40 is configured to be installed on the side of the outlet 20b of the first air flow path 22 and the common outlet 20b of the second air flow path 24 and the branch air flow path 26, respectively.
  • the intake fan 40 since the intake fan 40 is installed to correspond to each air flow path, air intake efficiency in the vehicle interior for each air flow path is increased.
  • the sensing efficiency of the sensor element 30 on the side of each air flow path 20 is increased.
  • outlets 20b of the second air passage 24 and the branch air passage 26 may also be configured independently, and correspondingly, the intake fan 40 also separates the second air passage 24 and the branch air. It can also be installed independently at each outlet 20b of the flow path 26.
  • FIG. 4 shows a view showing another embodiment of the present invention.
  • the air quality data in the vehicle cabin detected by the integrated air quality sensor 50 is provided to the air conditioner 60 of the vehicle.
  • the air conditioner 60 receiving the air quality data in the cabin is configured to variably control the state of the air quality control mode 70 according to the received air quality data in the cabin.
  • the humidity sensor device 32 detects that the humidity inside the vehicle is high
  • the air inside the vehicle is dehumidified while entering the dehumidification mode
  • the carbon dioxide sensor device 34 detects that the concentration of carbon dioxide inside the vehicle is high
  • the outdoor air When entering the mode, fresh air from outside is introduced.
  • the VOC sensor element 35 detects that the concentration of harmful gases in the vehicle interior is high, it enters the ventilation mode or the air purification mode, introducing outside air or operating an air purifier to keep the air inside the vehicle fresh.
  • the inside of the vehicle is cooled or heated while entering the cooling mode or the heating mode according to the temperature detected by the internal temperature sensor element 36, and when the fine dust sensor element 38 detects that the concentration of fine dust in the vehicle interior is high,
  • the air purifier When entering the air purification mode, the air purifier operates to increase the cleanliness of the air inside the vehicle.
  • the integrated air quality sensor of the present invention having such a configuration, since the function of a plurality of sensors for detecting air quality influencing factors in the cabin is integrated into one, it is not necessary to separately manufacture each sensor for each air quality influencing factor in the cabin. .
  • the sensors for each air quality influencing factor in the vehicle are not separately manufactured, but integrated into one structure, manufacturing cost and installation space can be remarkably reduced.
  • the function of multiple sensors for detecting air quality influence factors in the cabin is integrated into one, the weight can be significantly reduced compared to the conventional technology in which sensors for each air quality influence factor in the cabin are separately manufactured and installed. , Through this, it is possible to improve the manufacturing cost of the vehicle and the fuel efficiency of the vehicle.
  • the air condition in the vehicle cabin is sensed through the plurality of air passages 20 and the sensor elements 30 of each air passage 20, and corresponding to the sensing characteristics of the respective sensor elements 30, the air passages Since the foreign matter inflow preventing part 22a is selectively installed in the (20), the state of the air for each sensor element 30 can be adjusted to the sensing characteristics of each sensor element 30, and through this , it is possible to increase the sensing performance of each sensor element 30.
  • the humidity sensor element 32 the carbon dioxide sensor element 34, and the VOC sensor element 35
  • a specific clean air in the vehicle interior with a small inflow of foreign substances is required.
  • the sensor 32 By installing the foreign matter inflow prevention unit 22a on the upstream side of the foreign matter 34 and 35 to filter foreign matter, the vehicle interior air having a specific cleanness with little foreign matter inflow can flow toward the sensors 32, 34, 35. As a result, the detection accuracy of the sensors 32, 34, and 35 can be increased.

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Abstract

본 발명은 통합형 공기질 센서에 관한 것으로서, 차실내 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서를 하나로 통합함으로써, 부품수와 조립공수와 제조비용 및 설치공간을 줄일 수 있고, 이를 통해, 원가절감의 효과와 효율적인 차실내 공간 활용을 기대할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차실내의 공기 상태를 감지하는 통합형 공기질 센서에 있어서, 차실내 공기를 도입하여 배출시킬 수 있는 다수의 공기유로들을 구비하는 센서 몸체와; 각 공기유로들로 도입된 차실내 공기의 상태를 각각 감지할 수 있도록, 각 공기유로 상에 설치되는 다수의 센서소자들 및; 공기유로들을 통해 차실내 공기를 흡입하여, 각 공기유로의 해당 센서소자들측으로 송풍하는 흡기팬 및; 다수의 공기유로 중 일부 공기유로에만 설치되어, 해당 공기유로로 유입되는 공기 중의 이물질을 여과하는 이물질 유입 방지부를 구비한다.

Description

통합형 공기질 센서
본 발명은 통합형 공기질 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차실내 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서를 하나로 통합함으로써, 부품수와 조립공수와 제조비용 및 설치공간을 줄일 수 있고, 이를 통해, 원가절감의 효과와 효율적인 차실내 공간 활용을 기대할 수 있는 통합형 공기질 센서에 관한 것이다.
최근 들어, 차량용 공조장치는 자동제어방식으로 개선되고 있다.
자동제어방식 공조장치는, 차실내의 공기 상태와 공기질, 예를 들면, 차실내의 온도와 습도, 유해가스 농도, 미세먼지 농도, 이산화탄소 농도 등을 감지한 다음, 감지된 각각의 데이터에 따라 차실내의 온도와 습도와 공기청정도를 자동으로 조절한다. 따라서, 차실내의 온도와 습도 및 공기청정도를 항상 쾌적하게 유지시킨다.
특히, 자동제어방식 공조장치는, 차실내의 유해가스 농도, 미세먼지 농도, 이산화탄소 농도 등을 감지한 다음, 감지된 각각의 데이터에 따라 블로어와 각종 도어 및 공기정화장치 등을 제어한다. 따라서, 차실내의 공기 청정도를 높여 차실내의 쾌적성을 일정하게 유지시킨다.
한편, 이러한 자동제어방식 공조장치(이하, “공조장치”라 약칭함)는, 차실내의 공기질을 감지하는 센서들을 갖추고 있다.
예를 들면, 내기온 센서, 습도 센서, 미세먼지 센서, 이산화탄소 센서, VOC 센서(Volatile Organic Compounds Sensor) 등을 갖추고 있다.
상기 센서들은, 차실내의 특정부분, 예를 들면, 운전석 전방의 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)측 부분에 설치되며, 차실내의 온도와 습도, 이산화탄소 농도와, 미세먼지 농도와, 유해가스 농도 등을 감지하여 공조장치에 제공한다.
따라서, 상기 공조장치가, 각 센서들에서 감지된 각각의 데이터를 근거로 에어컨과 히터와 블로어와 각종 도어 및 공기정화장치 등을 제어하고, 이로써, 차실내의 온도와 습도 및 공기 청정도를 최적의 상태로 제어할 수 있게 한다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 차실내의 공기질을 감지하기 위한 각종 센서들을 개별적으로 제조해야 하고, 제조된 각각의 센서들을 차량에 각각 개별적으로 장착해야 한다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 제조비용이 증가되고, 많은 설치 시간이 소요되며, 많은 설치공간이 필요하다는 문제점이 있다.
특히, 각 센서들은, 일정량의 공기를 흡입하여 센싱하는 흡입식 구조되어 있고, 이를 위해, 공기를 흡입하기 위한 흡기팬을 각각 갖추고 있는데, 이러한 구조 때문에 그 크기가 클 수 밖에 없다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 각 센서들 차실내에 설치하기 위해서는 많은 설치공간이 필요하다는 문제점이 있다.
또한, 각 센서들은, 공기를 흡입하기 위한 흡기팬을 각각 갖추고 있으므로, 무게가 증가될 수 밖에 없는데, 이러한 무게 증가로 인해, 차량의 전체중량을 상승시킨다는 결점도 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 각 센서를 하나로 통합하여 구성함으로써, 개별적으로 제조 및 설치되는 종래와 달리 제조비용과 조립공수와 설치공간을 현저하게 줄일 수 있는 통합형 공기질 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 제조비용과 조립공수와 설치공간을 줄일 수 있도록 구성함으로써, 원가절감의 효과를 기대할 수 있고, 차실내 공간을 효율적으로 설계할 수 있는 통합형 공기질 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 각 센서를 하나로 통합하여 구성함으로써, 개별적으로 제조 및 설치되는 종래의 센서에 비해 무게를 대폭적으로 줄일 수 있고, 이를 통해, 차량 전체의 무게를 줄여, 차량의 제조비용 및 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 통합형 공기질 센서를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서는, 차실내의 공기 상태를 감지하는 통합형 공기질 센서에 있어서, 차실내 공기를 도입하여 배출시킬 수 있는 다수의 공기유로들을 구비하는 센서 몸체와; 상기 각 공기유로들로 도입된 차실내 공기의 상태를 각각 감지할 수 있도록, 상기 각 공기유로 상에 설치되는 다수의 센서소자들 및; 상기 공기유로들을 통해 차실내 공기를 흡입하여, 각 공기유로의 해당 센서소자들측으로 송풍하는 흡기팬 및; 다수의 공기유로 중 일부 공기유로에만 설치되어, 해당 공기유로로 유입되는 공기 중의 이물질을 여과하는 이물질 유입 방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이물질 유입 방지부는, 상기 각 공기유로 상에 설치되는 각 센서소자들의 감지특성에 대응하여, 상기 공기유로들에 선택적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 센서소자들은, 차실내 온도를 감지하기 위한 내기온 센서소자와, 차실내 미세먼지 농도를 감지하기 위한 미세먼지 센서소자와, 차실내 습도를 감지하기 위한 습도 센서소자와, 차실내 이산화탄소 농도를 감지하기 위한 이산화탄소 센서소자 및, 차실내 유해가스 농도를 감지하기 위한 VOC 센서소자를 포함하며; 상기 내기온 센서소자는, 특정 유량 이상의 차실내 공기 조건에서 최적의 감지특성을 가지고, 상기 미세먼지 센서소자는, 여과되지 않은 특정 최소 필요유량의 차실내 공기 조건에서 최적의 감지특성을 가지며, 상기 습도 센서소자와 상기 이산화탄소 센서소자와 상기 VOC 센서소자는, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기 조건에서 최적의 감지특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 공기유로는, 상기 이물질 유입 방지부가 설치되는 제 1공기유로와; 상기 이물질 유입 방지부가 설치되지 않는 제 2공기유로를 포함하며; 상기 내기온 센서소자와 상기 미세먼지 센서소자는, 상기 제 2공기유로 상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 내기온 센서소자와 상기 미세먼지 센서소자는, 상기 제 2공기유로 상에 순차적으로 설치되어 있으며, 상기 제 2공기유로의 공기 유동 방향을 기준으로, 상기 내기온 센서소자가 상기 미세먼지 센서소자의 상류측에 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 습도 센서소자와, 상기 이산화탄소 센서소자와, 상기 VOC 센서소자는, 상기 제 1공기유로 상에 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이물질 유입 방지부는, 상기 제 1공기유로의 입구측부분에 설치되며, 상기 제 1공기유로로 도입되는 공기를 여과하여 특정 청정도의 차실내 공기를 상기 습도 센서소자와 상기 이산화탄소 센서소자와 상기 VOC 센서소자측으로 유동시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 2공기유로로부터 분지되는 분지공기유로를 더 포함하며; 상기 미세먼지 센서소자는, 상기 분지공기유로에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합형 공기질 센서에 의하면, 차실내의 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서를 하나로 통합하는 구조이므로, 차실내 공기질 영향인자별 센서를 각각 개별적으로 제조하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 차실내 공기질 영향인자별 센서들을 각각 개별적으로 제조하지 않고, 하나로 통합하여 구성하는 구조이므로, 제조비용과 설치공간을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 제조비용과 설치공간을 줄일 수 있으므로, 원가절감의 효과를 기대할 수 있고, 차실내 공간을 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차실내의 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서를 하나로 통합하는 구조이므로, 차실내 공기질 영향인자별 센서를 각각 개별적으로 제조하고 설치되는 종래의 기술에 비해 무게를 대폭적으로 줄일 수 있고, 이를 통해, 차량의 제조비용 및 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수의 공기유로와, 각 공기유로의 센서소자를 통해 차실내 공기 상태를 각각 감지하되, 각 센서소자들의 감지특성에 대응하여, 상기 공기유로들에 이물질 유입 방지부를 선택적으로 설치하는 구조이므로, 각 센서소자들에 대한 공기의 상태를, 각 센서소자들의 감지특성에 맞출 수 있고, 이를 통해, 각 센서소자들의 센싱성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 습도 센서소자, 이산화탄소 센서소자 및 VOC 센서소자의 경우, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기가 요구되는데, 이러한 요구에 대응하여, 상기 센서들의 상류측에 이물질 유입 방지부를 설치하여 이물질을 여과함으로써, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기를 상기 센서들측으로 유동시킬 수 있다. 그 결과, 상기 센서들의 감지 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서의 구성을 타나내는 단면도이다.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서의 다른 실시예들을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서를 이용한 공조장치 제어 구조를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 통합형 공기질 센서는, 센서 몸체(10)를 구비한다.
센서 몸체(10)는, 운전석 전방의 인스트루먼트 패널 내측에 설치되며, 다수의 공기유로(20)를 갖추고 있다.
다수의 공기유로(20)들은, 차실내의 공기 상태와 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 공기질 영향인자별 센서소자(30)들이 설치되는 곳으로, 입구(20a)와 출구(20b)를 갖추고 있다.
입구(20a)는 차실내측과 연통되어 차실내의 공기를 도입하고, 출구(20b)는 입구(20a)로 도입된 후, 각 센서소자(30)들을 거친 공기를 배출시킨다.
여기서, 다수의 공기유로(20)들은, 하류측부분이 서로 연통되도록 구성되며, 이렇게 구성된 다수의 공기유로(20)들은, 공통의 출구(20b)를 갖는다.
한편, 공기유로(20)들의 공통된 출구(20b)측에는, 흡기팬(40)이 설치된다.
흡기팬(40)은, 공기유로(20)들의 각 입구(20a)들을 통해 차실내 공기를 흡입하고, 흡입된 차실내 공기를 해당 공기유로(20)측에 설치된 센서소자(30)측으로 송풍한다.
따라서, 각 공기유로(20)의 센서소자(30)들이, 흡기팬(40)을 통해 송풍되는 차실내의 공기와 접촉하면서 차실내의 공기질 영향인자들의 농도 및 상태를 감지할 수 있게 한다.
이러한 흡기팬(40)은, 통상적으로 공조장치와 함께 연동된다. 따라서, 공조장치가 온(ON)되면 흡기팬(40)도 온(ON)되면서 차실내 공기를 흡입하고, 공조장치가 오프(OFF)되면 흡기팬(40)도 오프(OFF)되면서 차실내 공기 흡입을 중단한다.
다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 통합형 공기질 센서는, 다수의 공기유로(20)들을 구비하되, 상기 공기유로(20)들은 제 1공기유로(22)와 제 2공기유로(24)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2공기유로(22, 24)는 각기 다른 구조로 형성되는 특징을 갖는다.
특히, 제 1공기유로(22)에는, 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34), VOC 센서소자(35)가 순차적으로 설치되고, 제 2공기유로(24)에는, 내기온 센서소자(36)와 미세먼지 센서소자(38)가 설치되는데, 이러한 제 1 및 제 2공기유로(22, 24)는, 차실내의 공기를 내측의 각 센서소자(30)들로 유동시키되, 각 센서소자(30)들에 대한 공기의 유동상태를, 감지 정확도를 높이기에 가장 적합한 상태로 만들 수 있도록, 각 센서소자(30)들의 감지특성에 대응하여 각기 다른 구조로 형성된다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 각 센서소자(30)들은, 해당 공기유로(20)의 유동공기를 통해 차실내 공기질을 감지할 시에, 최적의 감지성능을 발휘하기 위해서 공기질 영향인자별로 각기 다른 공기유동상태가 요구된다.
예를 들면, 차실내의 습도와 이산화탄소 농도와 유해가스 농도를 감지하기 위한 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34), VOC 센서소자(35)의 경우, 수분, 이물질 등에 의한 오염과 부식 방지를 위해 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기가 요구된다. 특히, 먼지, 이물질이 여과된 특정 청정도의 차실내 공기가 요구된다.
그리고 차실내 온도를 감지하기 위한 내기온 센서소자(36)의 경우, 최적의 감지성능을 발휘하기 위해서 특정 유량 이상의 많은 유량의 차실내 공기 조건이 요구된다.
그리고 차실내의 미세먼지를 감지하기 위한 미세먼지 센서소자(38)의 경우, 여과되지 않은 차실내 공기가 요구된다.
그리고 이러한 각 센서소자(30)들의 요구에 대응하여, 상기 공기유로(20)들은 각기 다른 구조로 형성된다.
예를 들면, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기가 요구되는 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34), VOC 센서소자(35)측 제 1공기유로(22)는, 입구(20a)측부분에 이물질 유입 방지부(22a)가 설치되는 구조를 갖는다.
따라서, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기를 도입하여 상기 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34), VOC 센서소자(35)측으로 유동시킨다.
이로써, 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34), VOC 센서소자(35)의 차실내 습도, 이산화탄소 농도, 유해가스 농도의 감지 정확도를 높인다.
여기서, 제 1공기유로(22)의 이물질 유입 방지부(22a)는, 메쉬필터(Mesh Filter), 부직포 필터, 헤파필터(HEPA Filter) 중 어느 하나로 구성된다.
이렇게 구성된 이물질 유입 방지부(22a)는, 습도 센서소자(32)와 이산화탄소 센서소자(34)와 VOC 센서소자(35)측으로 송풍되는 차실내 공기의 이물질을 여과하여 청정도는 높인다.
그리고 특정 유량 이상의 많은 유량의 차실내 공기와, 여과되지 않은 차실내 공기가 요구되는 내기온 센서소자(36)와 미세먼지 센서소자(38)측 제 2공기유로(24)는, 이물질 유입 방지부(22a)가 설치되지 않고, 다른 공기유로(22)에 비해 넓은 직경을 갖는다.
따라서, 여과되지 않은 특정 유량 이상의 많은 유량의 차실내 공기를 도입하여 상기 내기온 센서소자(36)와 미세먼지 센서소자(38)측으로 유동시킨다. 이로써, 내기온 센서소자(36)의 차실내 온도 및 미세먼지 센서소자(38)의 차실내 미세먼지 농도의 감지 정확도를 높인다.
다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 통합형 공기질 센서는, 다수의 센서소자(30)들 중, 열원에 영향받지 않아야 하는 센서소자, 예를 들면, 습도 센서소자(32)와 내기온 센서소자(36)의 경우에는, 가능한 한 해당 공기유로(22, 24)의 입구(20a)측에 설치되는 것이 바람직하다.
이는, 습도 센서소자(32)와 내기온 센서소자(36)의 경우, 센서 몸체(10)에 내장되는 각종 전기부품의 열에 의해 영향받아 감지정확도가 저하될 수 있으므로, 가능한 내부 열원의 영향이 적은 입구(20a)측에 배치하고, 이를 통해, 감지정확도를 높이기 위함이다.
또한, 상기 내기온 센서소자(36)와 미세먼지 센서소자(38)는, 제 2공기유로(24) 상에 순차적으로 설치되어 있되, 상기 제 2공기유로(24)의 공기 유동 방향을 기준으로, 상기 내기온 센서소자(36)가 미세먼지 센서소자(38)의 상류측에 설치되는 것이 바람직하다.
이는, 미세먼지 센서소자(38)의 경우, 공기 중의 먼지센서에 빛을 투과하여 공기 중의 먼지량을 측정하므로, 빛에 의해 공기의 온도가 달라질 수 있기 때문이며, 이로써, 미세먼지 센서소자(38)에 의한 공기 온도 변화 전에 상기 내기온 센서소자(36)가 차실내 공기 온도를 우선적으로 감지할 수 있도록 하기 위함이다.
다음으로, 도 2에는 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
다른 실시예의 통합형 공기질 센서는, 제 2공기유로(24)로부터 분지되는 분지공기유로(26)를 더 포함하고, 상기 분지공기유로(26) 상에 상기 미세먼지 센서소자(38)가 설치되는 구조를 갖는다.
분지공기유로(26)는, 내기온 센서소자(36) 하류측부분의 제 2공기유로(24)로부터 분지되며, 상기 제 1 및 제 2공기유로(22, 24)와 공통의 출구(20b)를 갖는다.
이러한 분지공기유로(26)는, 제 2공기유로(24)로 도입된 차실내 공기를 미세먼지 센서소자(38)측으로 유동시킨다.
따라서, 상기 미세먼지 센서소자(38)가 분지공기유로(26)를 따라 유동하는 차실내 공기 중의 미세먼지 농도를 감지할 수 있게 한다.
한편, 상기 분지공기유로(26)는, 다른 공기유로(22, 24)에 비해 작은 직경을 가지며, 미리 설정된 특정 최소 필요유량의 차실내 공기를 도입하여 상기 미세먼지 센서소자측으로 유동시키는 것이 바람직하다.
이는, 상기 미세먼지 센서소자(38)의 경우, 먼지, 이물질에 의한 오염 방지를 위해 미리 설정된 특정 최소 필요유량의 차실내 공기만 필요하기 때문이다.
다음으로, 도 3에는 본 발명에 따른 통합형 공기질 센서의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
또 다른 실시예의 통합형 공기질 센서는, 상기 제 1공기유로(22)가 독립적인 출구(20b)를 가지고, 상기 제 2공기유로(24)와 분지공기유로(26)는 공통의 출구(20b)를 갖는 구조이다.
이때, 흡기팬(40)은, 제 1공기유로(22)의 출구(20b)와, 제 2공기유로(24)와 분지공기유로(26)의 공통 출구(20b)측에 각각 설치되도록 구성된다.
이러한 구조의 통합형 공기질 센서에 의하면, 흡기팬(40)이 각 공기유로 대응하여 설치되는 구조이므로, 각 공기유로에 대한 차실내의 공기 흡입 효율을 높인다. 이로써, 각 공기유로(20)측 센서소자(30)의 센싱효율을 증가시킨다.
경우에 따라, 제 2공기유로(24)와 분지공기유로(26)의 출구(20b)도 각각 독립적으로 구성할 수도 있고, 이에 대응하여 흡기팬(40)도 제 2공기유로(24)와 분지공기유로(26)의 각 출구(20b)에 독립적으로 설치할 수도 있다.
다음으로, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
다른 실시예의 본 발명은, 상기 통합형 공기질 센서(50)에서 감지된 차실내 공기 상태 데이터, 즉, 차실내 공기질 데이터가 차량의 공조장치(60)에 제공되는 특징을 갖는다.
그리고 차실내 공기질 데이터를 제공받은 공조장치(60)는, 제공받은 차실내 공기질 데이터에 따라 공기질 제어모드(70) 상태를 가변 제어하도록 구성된다.
예를 들면, 습도 센서소자(32)에서 차실내 습도가 높은 것으로 감지되면, 제습모드로 진입하면서 차실내 공기를 제습하고, 이산화탄소 센서소자(34)에서 차실내 이산화탄소 농도가 높은 것으로 감지되면, 외기모드로 진입하면서 외부의 신선한 공기를 유입시킨다.
그리고 VOC 센서소자(35)에서 차실내 유해가스 농도가 높은 것으로 감지되면, 환기모드 또는 공기정화모드로 진입하면서 외기를 도입하거나 공기청정기를 작동시켜 차실내 공기를 신선하게 유지시킨다.
그리고 내기온 센서소자(36)에서 감지된 내기온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드로 진입하면서 차실내는 냉,난방하고, 미세먼지 센서소자(38)에서 차실내 미세먼지 농도가 높은 것으로 감지되면, 공기정화모드로 진입하면서 공기청정기를 작동시켜 차실내 공기의 청정도를 높이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 통합형 공기질 센서에 의하면, 차실내의 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서 기능을 하나로 통합하는 구조이므로, 차실내 공기질 영향인자별 센서를 각각 개별적으로 제조하지 않아도 된다.
또한, 차실내 공기질 영향인자별 센서들을 각각 개별적으로 제조하지 않고, 하나로 통합하여 구성하는 구조이므로, 제조비용과 설치공간을 현저하게 줄일 수 있다.
또한, 제조비용과 설치공간을 줄일 수 있으므로, 원가절감의 효과를 기대할 수 있고, 차실내 공간을 효율적으로 설계할 수 있다.
또한, 차실내의 공기질 영향인자들을 감지하기 위한 다수의 센서 기능을 하나로 통합하는 구조이므로, 차실내 공기질 영향인자별 센서를 각각 개별적으로 제조 및 설치되는 종래의 기술에 비해 무게를 대폭적으로 줄일 수 있고, 이를 통해, 차량의 제조비용 및 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.
또한, 다수의 공기유로(20)와, 각 공기유로(20)의 센서소자(30)를 통해 차실내 공기 상태를 각각 감지하되, 각 센서소자(30)들의 감지특성에 대응하여, 상기 공기유로(20)들에 이물질 유입 방지부(22a)를 선택적으로 설치하는 구조이므로, 각 센서소자(30)들에 대한 공기의 상태를, 각 센서소자(30)들의 감지특성에 맞출 수 있고, 이를 통해, 각 센서소자(30)들의 센싱성능을 높일 수 있게 된다.
특히, 습도 센서소자(32), 이산화탄소 센서소자(34) 및 VOC 센서소자(35)의 경우, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기가 요구되는데, 이러한 요구에 대응하여, 상기 센서(32, 34, 35)들의 상류측에 이물질 유입 방지부(22a)를 설치하여 이물질을 여과함으로써, 이물질 유입이 적은 특정 청정도의 차실내 공기를 상기 센서(32, 34, 35)들측으로 유동시킬 수 있다. 그 결과, 상기 센서(32, 34, 35)들의 감지 정확도를 높일 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (15)

  1. 차실내의 공기 상태를 감지하는 통합형 공기질 센서에 있어서,
    차실내 공기를 도입하여 배출시킬 수 있는 다수의 공기유로들을 구비하는 센서 몸체와;
    상기 각 공기유로들로 도입된 차실내 공기의 상태를 각각 감지할 수 있도록, 상기 각 공기유로 상에 설치되는 다수의 센서소자들 및;
    상기 공기유로들을 통해 차실내 공기를 흡입하여, 각 공기유로의 해당 센서소자들측으로 송풍하는 흡기팬 및;
    다수의 공기유로 중 일부 공기유로에만 설치되어, 해당 공기유로로 유입되는 공기 중의 이물질을 여과하는 이물질 유입 방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이물질 유입 방지부는,
    상기 각 공기유로 상에 설치되는 각 센서소자들의 감지특성에 대응하여, 상기 공기유로들에 선택적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공기유로는,
    상기 이물질 유입 방지부가 설치되는 제 1공기유로와;
    상기 이물질 유입 방지부가 설치되지 않는 제 2공기유로를 포함하며;
    상기 내기온 센서소자와 상기 미세먼지 센서소자는, 상기 제 2공기유로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내기온 센서소자와 상기 미세먼지 센서소자는, 상기 제 2공기유로 상에 순차적으로 설치되어 있으며,
    상기 제 2공기유로의 공기 유동 방향을 기준으로, 상기 내기온 센서소자가 상기 미세먼지 센서소자의 상류측에 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 습도 센서소자와, 상기 이산화탄소 센서소자와, 상기 VOC 센서소자는, 상기 제 1공기유로 상에 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이물질 유입 방지부는,
    상기 제 1공기유로의 입구측부분에 설치되며, 상기 제 1공기유로로 도입되는 공기를 여과하여 특정 청정도의 차실내 공기를 상기 습도 센서소자와 상기 이산화탄소 센서소자와 상기 VOC 센서소자측으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이물질 유입 방지부는,
    메쉬필터(Mesh Filter), 부직포 필터, 헤파필터(HEPA Filter) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2공기유로는,
    상기 제 1공기유로에 비해 넓은 직경을 가지며, 특정 유량 이상의 많은 유량의 차실내 공기를 도입하여 상기 내기온 센서소자측으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2공기유로로부터 분지되는 분지공기유로를 더 포함하며;
    상기 미세먼지 센서소자는, 상기 분지공기유로에 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 분지공기유로는,
    다른 공기유로에 비해 작은 직경을 가지며, 미리 설정된 특정 최소 필요유량의 차실내 공기를 도입하여 상기 미세먼지 센서소자측으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 실내온 센서소자와 상기 습도 센서소자 각각은, 해당 공기유로의 입구측부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 공기유로들은, 공통의 출구를 가지며;
    상기 흡기팬은, 상기 공기유로들의 공통된 출구측에 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 공기유로들은, 각각 독립적인 출구를 가지며;
    상기 흡기팬은, 상기 공기유로들의 각 출구측에 각각 별도로 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  14. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1공기유로는, 독립적인 출구를 가지고;
    상기 제 2공기유로와 분지공기유로는 공통의 출구를 가지며;
    상기 흡기팬은, 상기 제 1공기유로의 출구와, 상기 제 2공기유로와 분지공기유로의 공통 출구측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 공기질 센서.
  15. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통합형 공기질 센서에서 센싱된 차실내 공기 상태를 제공받고, 제공받은 차실내 공기 상태에 따라 공기질 제어모드 상태를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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