WO2023200129A1 - 차량용 난방장치 - Google Patents

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WO2023200129A1
WO2023200129A1 PCT/KR2023/003688 KR2023003688W WO2023200129A1 WO 2023200129 A1 WO2023200129 A1 WO 2023200129A1 KR 2023003688 W KR2023003688 W KR 2023003688W WO 2023200129 A1 WO2023200129 A1 WO 2023200129A1
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heating
guide
vehicle
heating device
heating unit
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PCT/KR2023/003688
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English (en)
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Inventor
오동훈
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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    • B60H2001/00092—Assembling, manufacturing or layout details of air deflecting or air directing means inside the device

Definitions

  • the embodiment relates to a heating device for a vehicle.
  • a vehicle heating device that heats the interior of a vehicle through thermal convection or thermal radiation.
  • Cars are equipped with a vehicle air conditioning system to control the indoor air temperature.
  • the air conditioning device can generate warmth in the winter to keep the interior of the vehicle warm, and generate cold air in the summer to keep the interior of the vehicle cool.
  • the air conditioning unit may include an air conditioning case in which a plurality of discharge ducts are formed, an evaporator disposed inside the air conditioning case, a heater, and a door for controlling air volume. Accordingly, the air conditioning unit can control the temperature and volume of air supplied to the interior of the vehicle using the evaporator, heater, and door.
  • the heater may be a Positive Temperature Coefficient (PTC) heater using a PTC element.
  • the air conditioning device may use an infrared lamp to perform local heating and air conditioning.
  • a related invention is ‘Infrared Heater for Vehicles’ published in Korean Patent Publication No. 10-2018-0055961 (May 28, 2018).
  • FIG. 1 is a diagram showing a conventional infrared heater for a vehicle.
  • the infrared heater can perform local heating in the interior of the vehicle using an infrared lamp 1400.
  • the infrared heater includes a heat dissipation fin 1201 disposed in the air conditioning duct 1200, a reflector 1101 that reflects heat emitted from the infrared lamp 1400, and thermally heats the reflector 1101 and the heat dissipation fin 1201. It may include a connecting heat transfer unit 1103. Additionally, the infrared heater may further include a blocking film 1303 that covers the opening of the reflector 1101.
  • the infrared heater uses an infrared lamp 1400, it must be equipped with a reflector 1101, and must be equipped with a heat transfer part 1103 and a heat dissipation fin 1201 to transfer heat to the air conditioning duct 1200. .
  • the configuration of the reflector 1101, heat transfer unit 1103, and heat dissipation fin 1201 causes the size of the infrared heater to increase. Accordingly, the infrared heater, which has been increased in size, must occupy a portion of the interior space of the vehicle, thereby reducing the interior space and placing a limit on the design freedom of the vehicle.
  • the infrared heater may cause safety problems because it is not provided with a safety device for occupant access.
  • the embodiment provides a vehicle heating device that heats the interior of the vehicle through thermal convection or thermal radiation.
  • the embodiment provides a heating module including a heating unit that is structurally and electrically prevented from overheating, and a vehicle heating device including the same.
  • the embodiment provides a vehicle heating device equipped with a safety device for the safety of occupants.
  • a vehicle heating device that is connected to an air conditioning unit and radiates heat, comprising: a housing connected to the air conditioning unit; A heating module disposed inside the housing; and a cover coupled to the housing, wherein the cover includes a cover body and a guide for guiding air passing through the cover body, wherein the guide is disposed at a predetermined distance from the heating module.
  • the guide includes a first guide and a second guide, and the second guide may be arranged to have a predetermined inclination angle with respect to the first guide.
  • the heating module includes a heating unit that radiates heat; And a frame supporting the heating unit,
  • the heating unit includes a body on a surface in which a hole is formed, a first electrode and a second electrode disposed on the body, and a heating portion disposed between the first electrode and the second electrode, and the separation distance is the shortest width of the hole. It may be formed the same as (W) or smaller.
  • the separation distance may be formed within a range of 0.5 to 0.75 times the shortest width (W) of the hole.
  • the shortest width (W) of the hole may be larger than the shortest width of the guide hole formed in the cover body.
  • the cover may further include a vent formed on a side of the cover body.
  • the housing may be rotatably connected to the floor duct of the air conditioning unit.
  • the heating unit includes a first heating unit and a second heating unit having different rates of change in electrical resistance at a predetermined temperature, and the first heating unit and the second heating unit include the first electrode and the second heating unit.
  • the electrodes can be connected in series.
  • the second heating unit may have a rate of change in which resistance to temperature increases non-linearly at a predetermined temperature.
  • the first heating unit may have a lower rate of change in resistance depending on temperature at a predetermined temperature compared to the second heating unit.
  • first electrode, the second electrode, the first heating unit, and the second heating unit may be disposed on the body using a printing method.
  • the heating unit may further include a cover member disposed to cover the first electrode, the second electrode, the first heating unit, and the second heating unit.
  • the frame includes an upper plate with a plurality of holes formed therein, and a lower plate disposed to be spaced apart from the upper plate and with a plurality of holes formed, and the heat generating unit includes an upper heat generating unit disposed on the upper plate and the lower plate. It may include a lower heating unit disposed in.
  • a heat exchange area is formed between the upper plate and the lower plate, and the air passing through each of the plurality of holes formed in the upper heating unit is mixed in the heat exchange area, thereby generating radiant heat of the upper heating unit and the lower heating unit.
  • the hole formed in the upper plate may be arranged to overlap the hole formed in the lower plate.
  • the first heating unit disposed in the upper heating unit may be disposed to overlap the hole formed in the lower heating unit based on the air flow direction.
  • the heating unit is selective to the upper heating unit and the lower heating unit to heat through at least one of thermal convection formed by heating the air passing through the hole and thermal radiation that radiates heat directly toward the occupants. Power can be applied to .
  • the vehicle heating device may further include a sensor that detects an object approaching the heating module.
  • the frame may be made of a metal material
  • the body may be made of a synthetic resin material.
  • the vehicle heating device is connected to an air conditioning unit and can heat the interior of the vehicle through thermal convection or heat radiation.
  • the vehicle heating device can heat the air supplied from the air conditioning unit to quickly heat the vehicle interior, or provide direct heating to the occupants using radiant heat, thereby improving heating performance and quality for the occupants. That is, since the vehicle heating device can selectively control heating by thermal convection and heating by thermal radiation, heating performance and quality can be further improved.
  • overheating of the heating module and the vehicle heating device including the same can be prevented by applying an electrical structure that prevents overheating to the heating unit that emits heat.
  • the vehicle heating device can improve safety by using safety devices.
  • the cover can be used to prevent direct contact of the occupants with the heating unit.
  • the safety of the occupants can be secured by controlling the operation of the heating unit using a sensor that detects when a part of the occupant's body approaches within a preset distance.
  • FIG. 1 is a diagram showing a conventional infrared heater for a vehicle
  • Figure 2 is a diagram showing air flow in a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 3 is a perspective view showing a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 6 is an exploded perspective view showing a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 7 is a diagram showing the arrangement relationship between a heating module and a support member disposed in a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 9 is a diagram showing a planar heating unit disposed in a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 10 is a diagram showing a modified example of a planar heating unit disposed in a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 11 is a graph showing resistance versus temperature of the first heating unit disposed in the heating unit of the vehicle heating device according to the embodiment
  • Figure 12 is a graph showing resistance versus temperature of the second heating unit disposed in the heating unit of the vehicle heating device according to the embodiment
  • Figure 13 is a diagram showing the manufacturing process of a heating unit of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 14 is a cross-sectional view showing an example of a frame of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of the frame of a vehicle heating device according to the embodiment.
  • Figure 16 is a diagram showing the flow of air through a heating module according to another embodiment of the housing and frame disposed in the vehicle heating device according to the embodiment;
  • Figure 18 is a perspective view showing another example of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment
  • 19 is a plan view showing another example of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 20 is a cross-sectional view showing another embodiment of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 21 is a cross-sectional perspective view showing a vehicle heating device according to an embodiment in which a cover of another embodiment is installed;
  • Figure 22 is a diagram showing the air flow of a vehicle heating device according to an embodiment in which a cover of another embodiment is installed;
  • Figure 23 is a diagram showing a guide disposed close to the heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 24 is a diagram showing a guide arranged to have a predetermined separation distance from a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • Figure 26 is a diagram showing a sensor of a vehicle heating device according to an embodiment
  • one component in the case where one component is described as being formed “on or under” another component, (on or under) includes both components that are in direct contact with each other or one or more other components that are formed (indirectly) between the two components. Additionally, when expressed as 'on or under', it can include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • Figure 2 is a diagram showing air flow in a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment.
  • the vehicle heating device 1 is connected to one side of an air conditioning device that supplies air to the vehicle interior and can heat the vehicle interior through at least one of thermal convection and heat radiation.
  • the air conditioning device may include an air conditioning unit 10 and a blower unit 20. Additionally, the vehicle heating device 1 may be connected to one side of the air conditioning unit 10 in communication.
  • the vehicle heating device 1 may be a heating module provided as a single piece, and the heating module may be disposed toward the occupants on an air passage connected to the air conditioning unit 10 to radiate heat.
  • the vehicle heating device 1 may be placed on one side of the air conditioning case 11 of the air conditioning unit 10.
  • the vehicle heating device 1 may be disposed in communication with the floor duct 15 or the console duct 16 among the plurality of discharge ducts disposed on one side of the air conditioning case 11, and the floor duct 15 )
  • the air moving along the console duct 16 can be heated.
  • the floor duct 15 or the console duct 16 may serve as an air flow path connected to the air conditioning case 11.
  • the air supplied to the air conditioning unit 10 and passing through the heat exchanger can move to the heat generating module through the flow path.
  • various heaters that generate heat electrically such as a hole-formed PCT heater, a film heater, and a planar heating heater, may be applied to the heating module.
  • the film heater is advantageous.
  • the vehicle heating device 1 connected to the end of the floor duct 15 or the console duct 16 Since the interior of the vehicle is heated by compensating for the temperature of the air, heat loss through the floor duct 15 or the console duct 16 can be minimized.
  • the heater 13 disposed inside the air conditioning case 11 heats the air at 60 degrees. By heating to the above high temperature and supplying it to the interior of the vehicle, the interior of the vehicle was heated. Accordingly, heat loss occurred through the floor duct 15 or the console duct 16.
  • the vehicle heating device 1 can directly heat the air flowing through the heat generating module that emits heat and at the same time directly radiate heat to the occupants, the heating performance for the occupants, the subject of heating, is improved. It can improve heating quality and minimize heat loss through ducts.
  • the vehicle heating device 1 simultaneously performs heat convection through the blower unit 20 and the heat generating unit, and heat radiation by the heat generating unit, but is not necessarily limited thereto.
  • the vehicle heating device 1 may selectively implement at least one of the thermal convection and the thermal radiation through a control unit (not shown).
  • the control unit may be an ECU (Electric Control Unit), which is an electronic control device for a vehicle.
  • heating by thermal convection can be realized by driving only the air conditioning device, or heating by heat radiation can be realized by operating only the vehicle heating device 1.
  • a door 30 controlled by the controller may be further disposed in the floor duct 15. Accordingly, the door 30 can control or block the amount of air moving along the floor duct 15.
  • the door 14 disposed inside the air conditioning case 11 is It can be called a first door
  • the door 30 disposed in the floor duct 15 can be called a duct door or a second door.
  • the door 30 is placed in the floor duct 15 as an example, but it is not necessarily limited to this.
  • the door 30 may be placed inside the housing of the vehicle heating device 1 or may be placed in the console duct 16.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a vehicle air conditioning device and a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 5A is a vehicle heating device according to an embodiment used for occupants. This is a diagram of heating the ankle side of a vehicle
  • Figure 5b is a diagram of a vehicle heating device according to an embodiment heating the shin side of a passenger.
  • the vehicle heating device 1 may be placed on both sides of the air conditioning case 11 .
  • the vehicle heating device 1 may be placed on both sides of the air conditioning case 11 .
  • at least two vehicle heating devices 1 may be arranged on both sides of the air conditioning case 11 based on the vehicle width direction, and the driver seat or passenger seat may be spaced at a predetermined distance from the occupants. It can be placed adjacent to .
  • vehicle heating device 1 can be detachably disposed on the floor duct 15 and the console duct 16 to facilitate maintenance.
  • the vehicle heating device 1 is rotatably disposed in the floor duct 15 and the console duct 16, so that the heating angle can be adjusted. Accordingly, the vehicle heating device 1 can improve heating performance and quality for occupants.
  • the vehicle heating device 1 is disposed toward the occupants in an air passage connected to the air conditioning unit 10 and may include a heat generating module 100 that radiates heat.
  • the heating module 100 may include a heating unit 200 and a frame 300 supporting the heating unit 200.
  • the vehicle heating device 1 includes a housing 400 in which the heat generation module 100 is disposed, and a device that supports the heat generation module 100 so that the heat generation module 100 is disposed in the housing 400. It may further include a support member 500.
  • the vehicle heating device 1 may be implemented by installing only the heat generating module 100 that radiates heat at the end of the floor duct 15 or console duct 16. Accordingly, the vehicle heating device 1 has a compact size to secure interior space in the vehicle.
  • the vehicle heating device 1 may be installed so that the heating module 100 can be detachably and rotatably installed at the end of the floor duct 15 or the console duct 16 using the housing 400.
  • the heating module 100 may include a heating unit 200 that radiates heat, and a frame 300 supporting the heating unit 200.
  • the frame 300 may be formed of a metal material with thermal conductivity to have a close relationship with the temperature of the heating unit 200 and the surroundings. Accordingly, the heat generated in the heating unit 200 can be transferred to the frame 300 through heat conduction.
  • the heating unit 200 can minimize heat loss caused by the floor duct 15 and the console duct 16 formed at a predetermined length by raising the temperature of the heated air through the heater 13. For example, because the heater 13 heats the air to about 40 degrees, which is lower than the heating temperature at which air was heated in the past, heat loss due to the floor duct 15 and the console duct 16 can be minimized.
  • the heating unit 200 can provide direct heating to the occupants through radiant heat.
  • the heat generating unit 200 may be placed toward the occupants. Accordingly, the heating unit 200 can directly heat the occupants using thermal radiation energy.
  • a plurality of heating units 200 may be arranged on the frame 300 to be spaced apart from each other to form a plurality of heat exchange areas.
  • at least two heating units 200 may be installed on the frame 300 to be spaced apart at a predetermined interval. Accordingly, a plurality of heat exchange areas in which the heat emitted from the heating unit 200 and the air exchange heat may be formed.
  • the heating units 200 may be arranged to be spaced apart from each other in the direction of air flow or in the vertical direction.
  • the two heating units 200 may be formed in two layers, and may be divided into an upper heating unit 200a and a lower heating unit 200b depending on the arrangement position. Accordingly, the heat emitted from each of the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b can exchange heat with air passing through the heating unit 200 in the heat exchange area.
  • the upper heating unit 200a may be called a first heating unit
  • the lower heating unit 200b may be called a second heating unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing a planar heating unit disposed in a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing a modified example of a planar heating unit disposed in a heating module of a vehicle heating device according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing the resistance versus temperature of the first heating unit disposed in the heating unit of the vehicle heating device according to the embodiment
  • FIG. 12 is a graph showing the resistance of the second heating unit disposed in the heating unit of the vehicle heating device according to the embodiment. This is a graph showing resistance versus negative temperature.
  • (a) of FIG. 11 is a graph showing a linear increase in resistance compared to temperature of the first heating part
  • (b) of FIG. 11 is a graph showing a linear increase in resistance compared to temperature of the first heating part. .
  • the first heating unit 240 and the second heating unit 250 are formed of different materials that have different rates of change in electrical resistance at a predetermined temperature, so that the overheating prevention structure described above can be implemented. Accordingly, the heating unit 200 can be prevented from overheating beyond a preset temperature.
  • the body 210 may be formed in a planar shape.
  • the body 210 may be formed in a film shape.
  • the body 210 may be formed of an insulating material.
  • the body 210 may be made of synthetic resin.
  • the body 210 may be formed in a rectangular shape where the width in the first direction is larger than the width in the second direction.
  • the first direction may mean a direction different from the second direction and may be called a longitudinal direction.
  • the second direction may be called the width direction.
  • the first direction and the second direction may be defined as directions perpendicular to each other on a plane.
  • the first direction may be the vehicle width direction.
  • the first electrode 220 and the second electrode 230 may apply power to the first heating unit 240 and the second heating unit 250.
  • the first electrode 220 may be a + electrode
  • the second electrode 230 may be a - electrode.
  • first electrode 220 and the second electrode 230 may be arranged to be spaced apart from each other in the second direction. Additionally, the first heating unit 240 and the second heating unit 250 may be arranged to be electrically connected in series between the first electrode 220 and the second electrode 230.
  • a terminal connected to an external power source may be disposed on one side of each of the first electrode 220 and the second electrode 230.
  • the first heating unit 240 may radiate heat by power applied through the first electrode 220 and the second electrode 230. And, the first heating part 240 may be formed in a planar shape. Here, the power may be controlled by the control unit.
  • the first heating unit 240 may be formed on the body 210 through a printing method using ink such as carbon-based ink having resistance.
  • the first heating unit 240 is formed on the body 210 through a printing method as an example, but is not necessarily limited thereto.
  • the first heating part 240 may be formed on the body 210 by forming a planar heating pattern on a thin film material through an etching method.
  • the first heating unit 240 may be formed by disposing a heating element such as a PTC element on the body 210.
  • the first heating part 240 can be formed together with the electrodes 220 and 230, thereby reducing the number of manufacturing processes and improving productivity. You can do it.
  • the first heating unit 240 may be disposed adjacent to the hole 211.
  • adjacent may mean contact or being spaced apart at a predetermined interval.
  • the first heating units 240 may also be arranged to be spaced apart from each other.
  • the plurality of first heating units 240 may be arranged to be spaced apart from each other along the first direction.
  • a hole 211 may be disposed between the first heating units 240.
  • the holes 211 and the first heating units 240 are alternately arranged along the first direction between the first electrodes 220 and the second electrodes 230 arranged to be spaced apart from each other in the second direction. It can be. Accordingly, the first heating unit 240 can efficiently heat the air.
  • the first heating portion 240 may be formed in a rectangular shape with one side having a larger width than the other side.
  • the first heating unit 240 may be formed in a rectangular shape with a width in the second direction relative to the body 210 that is larger than the width in the first direction.
  • one side of the first heating unit 240 may be electrically connected to the first electrode 220 or the second electrode 230, but is not necessarily limited to this.
  • the first heating unit 240 may be electrically connected to the first electrode 220 and the second electrode 230 via the second heating unit 250.
  • one side of the first heating unit 240 may be electrically connected to the first electrode 220, and the other side may be electrically connected to the second heating unit 250.
  • one side and the other side of the first heating unit 240 may be electrically connected to the second heating unit 250.
  • the second heating unit 250 may be placed between the two first heating units 240 so that the two first heating units 240 are electrically connected. Therefore, when the first heating unit 240 is electrically connected to the electrodes 220 and 230 using a plurality of second heating units 250, the temperature is higher than when only one second heating unit 250 is disposed. It is possible to effectively respond to local overheating of the heating unit 200.
  • the first heating unit 240 may be formed of a material whose resistance change rate according to temperature is relatively smaller than that of the second heating unit 250. Accordingly, in consideration of heat generation, the total area of the first heating unit 240 may be formed to be larger than the total area of the second heating unit 250.
  • the first heating unit 240 may be formed of a material whose resistance increases as the temperature increases. That is, the first heating unit 240 may be formed of a material that has positive temperature characteristics (PTC) and linearly increases resistance compared to temperature. At this time, the first heating unit 240 may have a resistance change rate of 50% or less based on a temperature change of 100 degrees. Accordingly, the resistance of the first heating unit 240 may also increase as the temperature increases.
  • the first heating part 240 made of this material can facilitate printing together with the electrodes 220 and 230, thereby improving price competitiveness.
  • the first heating unit 240 may be formed of a material whose resistance decreases as the temperature increases. That is, the first heating unit 240 may be formed of a material that has a negative temperature characteristic (NTC) and linearly reduces resistance compared to temperature. At this time, the first heating unit 240 may have a resistance change rate of 50% or less based on a temperature change of 100 degrees. Accordingly, the resistance of the first heating unit 240 may decrease as the temperature increases.
  • the first heating unit 240 made of this material has the advantages of high heat radiation ability, thermal conductivity, and durability.
  • the second heating unit 250 may radiate heat by power applied through the first electrode 220 and the second electrode 230. And, the second heating part 250 may be formed in a planar shape. Here, the power may be controlled by the control unit.
  • the second heating unit 250 may be formed on the body 210 through a printing method using ink such as carbon-based ink having resistance.
  • the second heating unit 250 may be formed, like the first heating unit 240, by etching or by placing heating elements.
  • one second heating unit 250 may be disposed adjacent to the hole 211 along the first direction.
  • a plurality of first heating units 240 may be electrically connected to one side of the second heating unit 250, and a second electrode 230 may be electrically connected to the other side.
  • the second heating unit 250 is electrically connected to the second electrode 230 as an example, but is not necessarily limited thereto.
  • the second heating unit 250 may be arranged to be electrically connected to the first electrode 220.
  • the three second heating units 250 may be arranged adjacent to the hole 211 and spaced apart from each other along the first direction.
  • the first heating unit 240 may be electrically connected between the second heating units 250 based on the second direction.
  • the second heating unit 250 may include a 2-1 heating unit 250a and a 2-2 heating unit 250b, and the 2-1 heating unit 250a may include an electrode 220. , 230) and the first heating unit 240 may be defined as a heating unit, and the 2-2 heating unit 250b may be defined as a heating unit disposed between the first heating unit 240. .
  • the second heating portion 250 may be formed in a rectangular shape with one side having a larger width than the other side.
  • the second heating unit 250 may be formed in a rectangular shape with a width in the first direction relative to the body 210 that is larger than the width in the second direction.
  • the second heating unit 250 may be formed of a material whose resistance change rate according to temperature is nonlinear. That is, the first heating unit 240 may be formed of a material that has a non-linear resistance response compared to temperature.
  • the second heating unit 250 may be formed of a material that has a rate of change in resistance depending on temperature at a predetermined temperature that is relatively greater than that of the first heating unit 240. Accordingly, in consideration of heat generation, the total area of the second heating unit 250 may be formed to be smaller than the total area of the first heating unit 240.
  • the second heating unit 250 may have a characteristic that suppresses overcurrent because its electrical resistance rapidly increases at a temperature above the Curie temperature (inflection temperature), and the flowing current decreases accordingly. Due to the characteristics of the second heating unit 250, it has its own temperature stabilization function and can suppress overheating of the heating unit 200 through serial connection with the first heating unit 250.
  • the Curie temperature may be in the range of 100 degrees to 140 degrees.
  • the second heating unit 250 can prevent the heating unit 200 from overheating while increasing the temperature of the air. That is, the second heating unit 250 may have both a heating function and an overheating suppression function.
  • first heating unit 240 and the second heating unit 250 may be connected in series between the first electrode 220 and the second electrode 230.
  • the heating unit 200 When the heating unit 200 overheats, the first heating unit 240 and the second heating unit 250 rise above the Curie temperature. At this time, because the second heating unit 250 is made of a material whose electrical resistance rapidly increases at a temperature above the Curie temperature, the resistance of the second heating unit 250 rapidly increases at a temperature above the Curie temperature. Accordingly, the combined resistance of the first heating unit 240 and the second heating unit 250 increases. And, as the sum resistance increases, the current applied to the first heating unit 240 and the second heating unit 250 decreases, so the second heating unit 250 is the heating unit 200. Overheating can be prevented.
  • the vehicle heating device 1 can realize temperature stabilization of the heating unit 200.
  • the heating unit 200 has a flexible structure of the body 210, the size and shape of the hole 211, the electrodes 220 and 230, and the first heating unit 240 and the second heating unit 250, respectively.
  • Various shapes can be implemented depending on the placement location, etc. Accordingly, the design freedom of the heating unit 200 can be improved.
  • Figure 13 is a diagram showing the manufacturing process of a heating unit of a vehicle heating device according to an embodiment.
  • the electrodes 220 and 230 and the first heating unit 240 may be initially formed on the body 210 through a printing method. Additionally, the second heating part 250 made of a different material can be formed using a printing method.
  • the heating unit 200 is formed using two printing methods, the manufacturing process can be reduced compared to other methods. Accordingly, the production cost of the heat generating unit 200 can be reduced.
  • the heating unit 200 may further include a cover member 260. You can.
  • the cover member 260 is made of an insulating material such as synthetic resin, and may be arranged to cover the electrodes 220 and 230, the first heating unit 240, and the second heating unit 250. At this time, the cover member 260 may be formed of the same material as the body 210.
  • the frame 300 supports the heating unit and may include a plurality of holes formed through the air flow.
  • the hole may be formed to correspond to the hole 211 of the heating unit 200. Accordingly, the air can be supplied into the interior of the vehicle through the hole of the frame 300 and the hole 211 of the heat generating unit 200.
  • the hole formed in the frame 300 may be called a second hole or a frame hole.
  • Figure 14 is a cross-sectional view showing an example of a frame of a vehicle heating device according to an embodiment.
  • the frame 300 includes an upper plate 310 on which a plurality of holes 311 are formed, and a lower plate disposed to be spaced apart from the upper plate 310 and on which a plurality of holes 321 are formed ( 320), and a side wall 330 connecting the end of the upper plate 310 and the end of the lower plate 320.
  • the hole 311 formed in the upper plate 310 may be called an upper plate hole or a second upper frame hole
  • the hole 321 formed in the lower plate 320 may be called a lower plate hole or a second lower frame hole. It can be called a hall.
  • the upper plate 310, lower plate 320, and side wall 330 form the outer shape of the frame 300 and may form a space inside.
  • the space can be provided as a heat exchange area, and thermal efficiency can be improved by the heat exchange area. That is, the frame 300 can improve the thermal efficiency of the heating unit 200 by allowing air to temporarily stay in the space through the space.
  • the upper plate 310 may be formed in a plate-like shape with a predetermined thickness.
  • the upper plate 310 may include a plurality of holes 311 formed to penetrate in the vertical direction for air flow.
  • the upper heating unit 200a may be disposed on the upper surface of the upper plate 310.
  • the lower plate 320 may be formed in a plate-like shape with a predetermined thickness.
  • the lower plate 320 may include a plurality of holes 321 formed to penetrate in the vertical direction for air flow.
  • the hole 321 of the lower plate 320 may be arranged to overlap the hole 311 of the upper plate 310 based on the air flow direction.
  • the lower plate 320 may be formed to be spaced apart from the upper plate 310 at a predetermined distance. Accordingly, a heat exchange area may be formed between the upper plate 310 and the lower plate 320.
  • the lower heating unit 200b may be disposed on the lower surface of the lower plate 320 to radiate heat to the occupants.
  • a protruding pattern such as a protrusion may be formed in the hole 211 of the lower plate 320.
  • the protruding pattern may increase the residence time of air in the heat exchange area formed between the upper plate 310 and the lower plate 320. Accordingly, heat exchange efficiency in the heat exchange area can be improved.
  • the side wall 330 may be disposed between the upper plate 310 and the lower plate 320 to support the upper plate 310 and the lower plate 320. At this time, considering the size of the space formed inside the frame 300, the side wall 330 may be arranged to connect the end of the upper plate 310 and the end of the lower plate 320.
  • the hole 311 of the upper plate 310 and the hole 321 of the lower plate 320 can be arranged in a zigzag manner. That is, the hole 311 of the upper plate 310 and the hole 321 of the lower plate 320 may be arranged not to overlap. Accordingly, the residence time in the space between the upper plate 310 and the lower plate 320 can be further improved.
  • an upper heating unit 200a may be disposed on the upper surface of the upper plate 310 based on the air flow. For example, considering the heat exchange efficiency with the heat exchange area formed at the front of the upper heating unit 200a based on the air flow and the increase in the area of the upper heating unit 200a, the upper heating unit 200a is It may be placed on the upper surface of the upper plate 310.
  • the heat exchange area is a first heat exchange area formed at the front (upstream side) of the upper heating unit 200a. It may include a heat exchange area (A1) and a second heat exchange area (A2) formed between the upper heat generating unit (200a) and the lower heat generating unit (200b). In detail, the second heat exchange area A2 may be formed between the upper plate 310 and the lower plate 320.
  • the first heat exchange area A1 may be an area where radiant heat emitted from the heating parts 240 and 250 of the upper heating unit 200a and air moving along the housing 400 exchange heat. Accordingly, the first heat exchange area A1 may be formed inside the housing 400 and may be called a preheating area.
  • the second heat exchange area A2 may be formed between the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b based on the air flow direction, and may be formed inside the frame 300. At this time, the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b may be disposed outside the upper and lower portions of the frame 300.
  • the air flowing between the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b can exchange heat with radiant heat emitted from each of the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b.
  • the air passing through the hole 211 of the upper heating unit 200a is mixed in the second heat exchange area A2 before passing through the hole 211 of the lower heating unit 200b, Heat can be exchanged with heat emitted from each of the heating unit 200a and the lower heating unit 200b.
  • the holes 211 of the upper heating unit 200a and the holes 211 of the lower heating unit 200b are arranged to be staggered, thereby improving heating performance.
  • the hole 211 of the upper heating unit 200a and the first heating unit 240 of the lower heating unit 200b are arranged to overlap in one direction (air flow direction or vertical direction), so that the upper heating unit 200a
  • the air passing through the hole 211 of the heating unit 200a flows through the heating parts 240 and 250 of the lower heating unit 200b, thereby allowing the air to stay in the second heat exchange area A2.
  • the time can be further increased.
  • the hole 211 of the upper heating unit 200a and the hole 211 of the lower heating unit 200b are formed in different shapes to further increase the residence time of the air in the second heat exchange area A2.
  • a retention portion such as a protrusion in the hole 211 of the lower heating unit 200b to induce turbulence
  • the residence time of the air in the second heat exchange area A2 can be further increased. You can.
  • the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b can each be controlled by the control unit.
  • the control unit can adjust heating performance by controlling the power applied to each of the upper heating unit 200a and the lower heating unit 200b.
  • the housing 400 can be formed into various shapes by injection molding a synthetic resin material such as plastic.
  • the support member 500 may be disposed between the housing 400 and the heating module 100 to support the heating unit 200.
  • the support member 500 may include a first support member 500a and a second support member 500b.
  • a groove may be formed in the support member 500.
  • the groove may guide the coupling between the heating module 100 and the support member 500.
  • the cover 600 can prevent the heating unit 200 from coming into direct contact with the human body or objects.
  • the cover 600 may be formed of a synthetic resin material such as plastic or a metal material.
  • the cover 600 may be arranged to cover one side of the heating module 100. As shown in FIG. 6, the cover 600 can be placed on the lower side of the heating module 100, and is coupled to the opening side of the housing 400 to prevent the heating module 100 from being separated. can do.
  • the cover 600 may be coupled to the housing 400 using a hook or the like that engages a protrusion formed on the side of the housing 400.
  • cover 600 may be formed with a plurality of holes for discharging air.
  • FIG. 18 is a perspective view showing another example of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 19 is a plan view showing another example of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 20 is a view showing another example of a cover for a vehicle heating device according to an embodiment. It is a cross-sectional view showing another embodiment of the cover of a heating device
  • Figure 21 is a cross-sectional perspective view showing a vehicle heating device according to an embodiment with a cover of another embodiment installed
  • Figure 22 is a sectional view of a vehicle heating device according to an embodiment with a cover of another embodiment installed.
  • Figure 23 is a diagram showing a guide disposed close to the heating module of the vehicle heating device according to the embodiment
  • Figure 24 is a diagram showing the guide disposed close to the heating module of the vehicle heating device according to the embodiment and at a predetermined distance.
  • This is a drawing showing a guide arranged to have a distance.
  • solid arrows may indicate air flow.
  • the cover 600 may include a cover body 610 and a plurality of guides 620 disposed on one surface of the cover body 610 to be spaced apart from each other. At this time, as the guides 620 are arranged to be spaced apart from each other, a guide hole 630 may be formed between the guides 620. Additionally, the cover 600 may include a plurality of ribs 640 disposed to secure the rigidity of the guide 620. At this time, the ribs 640 may be arranged in the vehicle width direction or the first direction. And, the guide 620 may be arranged in the second direction.
  • a plurality of guide holes 630 may be formed by arranging the plurality of guides 620 and ribs 640.
  • the guide hole 630 may be formed in a rectangular shape with a first width W1 and a second width W2.
  • the first width W1 may be the shortest width of the guide hole 630 and may be smaller than the second width W2.
  • the shortest width may be 2 mm or more.
  • the shortest width may be within the range of 2mm to 7mm.
  • the guide hole 630 is formed in a rectangular shape, but the guide hole 630 is not necessarily limited to this.
  • the guide hole 630 may be formed in various shapes such as circular, oval, or hexagonal, taking into account the appearance and matching with the hole of the heating module 100. And, even if the guide hole 630 is formed in various shapes such as circular, oval, or hexagonal, the guide hole 630 has the shortest width.
  • the guide 620 may guide air discharged into the vehicle interior. At this time, some of the plurality of guides 620 are arranged to have a predetermined angle (slope) with respect to the air flow to improve heating performance and heating quality for the occupants.
  • the housing 400 may have an opening larger than the inlet 410 through which air flows in to increase the heating effect for the occupants. Accordingly, the flow rate of the air may decrease toward the opening of the housing 400.
  • the vehicle heating device 1 has a separation distance D1 between the inner surface 420 of the housing 400 and the heating module 100, an inclination of the guide 620, And through the separation distance D2 between the heating module 100 and the guide 620, optimized wind volume and wind direction can be secured to secure heating for the occupants.
  • the separation distance D1 between the inner surface 420 of the housing 400 and the heating module 100 may be called a first separation distance or a first distance
  • the separation distance D2 may be called a second separation distance or a second distance.
  • the inner surface 420 may be an upper inner surface of the housing.
  • the guide 620 is disposed at a predetermined angle to provide heating air to all of the occupant's feet.
  • the vehicle heating device 1 is formed so that the inclination angle of the guide 620 increases as the distance from the inlet 410 of the housing 400 increases, so that air can be easily discharged to all feet of the occupant. there is.
  • the vehicle heating device 1 provides a predetermined separation distance D2 between the heat generation module 100 and the guide 620 to ensure the wind direction control function by the guide 620. do.
  • the guide 620 can implement an optimized heating effect through a plurality of guides with different inclinations.
  • the guide 620 includes a plurality of first guides 621 spaced apart from each other, a plurality of second guides 622 spaced apart from each other, and a plurality of third guides 623 spaced apart from each other. It can be included.
  • the guide 620 is a first group (G1) consisting of a plurality of first guides 621.
  • An optimized wind direction can be formed through the second group (G2) consisting of a plurality of second guides 622 and the third group (G3) consisting of a plurality of third guides 623.
  • the first guide 621 may be arranged in the direction of flow of air passing through the heating module 100, that is, in the vertical direction. At this time, the first guide 621 may be placed below the inlet 410. Accordingly, the inlet 410 and the first guide 621 may be arranged to overlap in the vertical direction.
  • the second guide 622 and the third guide 623 may be inclined to have a predetermined inclination based on the air flow. At this time, the second guide 622 may be placed farther from the inlet 410 than the first guide 621. Additionally, the third guide 623 may be disposed farther from the inlet 410 than the second guide 622.
  • the second guide 622 may be arranged to have a predetermined first inclination angle ⁇ 1 with respect to the first guide 621.
  • the third guide 623 may be arranged to have a predetermined second inclination angle ⁇ 2 with respect to the first guide 621.
  • the first inclination angle ⁇ 1 may be formed to be smaller than the second inclination angle ⁇ 2. That is, the inclination angle of the guide 620 may increase as the distance from the inlet 410 increases. Accordingly, the second guide 622 and the third guide 623 can provide an optimized air direction to the occupants.
  • the third guide 623 which has a relatively greater inclination than the second guide 622, can improve the quality of air conditioning for passengers by distributing the air toward body parts that feel the cold most.
  • a cover 600 may be placed in the housing 400 .
  • the guide 620 may be formed to have a predetermined second separation distance D2 from the heating module 100.
  • the guide 620 is prevented from rising to the image temperature by the heat generated from the heating module 100, or the air passing through the hole of the heating module 100 is smoothly controlled by the guide 620.
  • the guide 620 may be arranged to have a predetermined second separation distance D2 from the heat generating module 100 so that the liquid is guided and discharged to the occupant.
  • the hole of the heating module 100 may be the hole 211 of the heating unit 200, or the hole of the frame 300 corresponding to the hole 211 of the heating unit 200.
  • the guide 620 cannot perform its role.
  • the vehicle heating device 1 can solve the above problem by providing an optimized design standard for the separation distance D2.
  • the guide 620 may be arranged to be spaced apart from the heat generating module 100 at a predetermined distance D2.
  • the separation distance D2 may be 3 mm or more.
  • the heating module 100 can be raised to a preset temperature.
  • the separation distance D2 may be additionally limited in relation to the area of the hole of the heating module 100 as follows.
  • the hole of the heating module 100 may be formed in a rectangular shape, and based on this, the hole 211 of the heating unit 200 may also be formed in a rectangular shape. Accordingly, the hole 211 may have the shortest width (W).
  • the shortest width (W) of the hole 211 may be 3 mm or more.
  • the shortest width (W) may be within the range of 3mm to 20mm. More preferably, the shortest width (W) may be within the range of 4mm to 6mm. Even more preferably, the shortest width (W) may be 4 mm.
  • the second separation distance D2 may be equal to or smaller than the shortest width W of the hole 211.
  • the second separation distance D2 may be one time or less compared to the shortest width W of the hole 211.
  • the second separation distance D2 may be formed within a range of 0.15 to 1 times the shortest width (W) of the hole 211.
  • the separation distance D2 may be formed within a range of 0.5 to 0.75 times the shortest width (W) of the hole 211.
  • the separation distance D2 may be 0.75 times the shortest width W of the hole 211. That is, when the shortest width (W) of the hole 211 is 4 mm, the separation distance (D2) may be 3 mm, and in this numerical relationship, the vehicle heating device 1 can provide optimal heating quality, etc. there is.
  • the shortest width (W) of the hole 211 may be formed to be larger than the shortest width of the guide hole 630. Accordingly, the air passing through the hole 211 can be easily guided by the guide 620 and adjusted in various directions.
  • Figure 25 is a diagram showing a vent formed in the cover of a vehicle heating device according to an embodiment, and may represent another embodiment of the cover.
  • the cover 600 may further include a ventilation hole 650 formed on a side of the cover body 610.
  • the ventilation hole 650 may be called a ventilation hole.
  • the ventilation hole 650 may communicate with the space formed between the heating module 100 and the guide 620.
  • one ventilation hole 650 may be formed on one side of the cover body 610, or a plurality of ventilation holes 650 may be formed on each side. Additionally, the ventilation hole 650 may be formed in various shapes such as square, circular, or oval.
  • the vehicle heating device 1 can increase the wind volume through the ventilation hole 650 and also secure diversity in wind direction.
  • the vehicle heating device 1 including the guide 620 is preferably disposed in communication with the floor duct 15.
  • the guide 620 may act as a resistance to the flow of air, if it is placed in the face vent or defrost vent of the air conditioning unit 10 that needs to discharge air far away, it may deteriorate cooling and heating performance.
  • the distance to the object is relatively small due to its structure because it discharges air toward the floor of the vehicle or the feet of the occupants. Accordingly, even if the vehicle heating device 1 is installed in the floor duct 15, the actual benefits of improving heating performance and quality are greater than reducing the air flow rate due to the guide 620.
  • the sensor 700 can detect the approach of a human body or object to the heating module 100. Accordingly, the sensor 700 can transmit a signal to cut off the power applied to the heating module. In addition, the control unit may block the power applied to the heating unit 200 that emits the heat based on the signal. Alternatively, the control unit may implement sound, light, etc. to recognize the approach based on the signal. Accordingly, the sensor 700 can be provided as one of the safety devices.
  • the senor 700 may be a sensor that detects the capacitance of a human body or an object.
  • Figure 26 is a diagram showing an example of a sensor for a vehicle heating device according to an embodiment.
  • the senor 700 may be a sensing line that detects capacitance. Additionally, the sensor 700 may be electrically connected to the control unit. Accordingly, when the sensor 700 detects the approach of a human body, the control unit can cut off the power applied to the heating unit 200 to dissipate heat.
  • the sensor 700 may be placed on one side of the cover 600.
  • the sensor 700 may be placed along the edge of the cover 600. Accordingly, the sensor 700 can effectively detect the approach of a passenger.
  • FIGS. 27 to 29 are diagrams showing operation control of a vehicle heating device according to an embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing the maximum heating mode of a vehicle heating device according to an embodiment
  • FIG. 28 is a view showing a vehicle heating device according to an embodiment. This is a diagram showing the mild heating mode
  • Figure 29 is a diagram showing the radiation mode of the vehicle heating device according to the embodiment.
  • the blower unit 20 can heat the supplied air.
  • the door 30 disposed in the floor duct 15 is in an open state.
  • the ON state may mean a state in which power is applied to each component and it operates.
  • the heater 13, blower unit 20, door 30 of the air conditioning unit 10, and the heat generating module 100 of the vehicle heating device 1 may be controlled by the control unit.
  • the air supplied into the air conditioning unit 10 by the blower unit 20 is first heated through the heater 13, and then secondarily heated by the vehicle heater 1 and discharged into the interior of the vehicle. It can be. Accordingly, when the vehicle heating device 1 is in the maximum heating mode, the interior of the vehicle can be heated to the maximum.
  • the operating conditions for this maximum heating mode may be when the outside air is below -20 degrees Celsius or until the vehicle's interior temperature reaches 15 degrees Celsius.
  • air can be supplied to the vehicle heating device 1 through the interior of the air conditioning unit 10 and the floor duct 15 by the blower unit 20. Additionally, the air may be heated in the vehicle heating device 1 and discharged into the interior of the vehicle. Accordingly, when the vehicle heating device 1 is in the mild heating mode, the interior of the vehicle can be heated.
  • the operating conditions for this mild heating mode may be when the outside air is within the range of 5 to 10 degrees Celsius, or when the temperature inside the vehicle reaches 15 degrees Celsius after the maximum heating mode.
  • the heat generating module 100 of the vehicle heating device 1 may be in an ON state and perform heating through radiant heat. At this time, the heater 13 and the blower unit 20 of the air conditioning unit 10 are in an OFF state, and the door 30 disposed in the floor duct 15 is in a closed state.
  • the blower unit 20 is not operating and the door 30 is closed, the supply of air to the vehicle heating device 1 may be blocked. Accordingly, when the vehicle heating device 1 is in the radiant heating mode, the interior of the vehicle can be heated only by the vehicle heating device 1.
  • the driving conditions for this radiation mode can be activated when the vehicle is cold-started, at initial extremely low temperatures of -20 degrees Celsius or less, when the vehicle's interior temperature reaches a preset temperature, or by the passenger's selection.
  • the vehicle heating device 1 even if the supply of air to the heating module 100 is cut off and the temperature of the heating module 100 increases, the vehicle heating device 1 It is possible to prevent overheating of the heating module 100 by using the heating unit 200 implemented with an overheating prevention structure.
  • 1 vehicle heating device, 10: air conditioning unit, 15: floor duct, 20: blower unit, 30: door, 100: heating module, 200: heating unit, 210: body, 211: hole, 220: first electrode, 230 : second electrode, 240: first heating unit, 250: second heating unit, 260: cover member, 300: frame, 400: housing, 500: support member, 600: cover, 610: cover body, 620: guide, 630: guide hole, 650: ventilation hole, 700: sensor

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Abstract

실시예는 공조 유닛에 연결되어 열을 발산하는 차량용 난방장치에 있어서, 상기 공조 유닛에 연결되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 발열모듈; 및 상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하고, 상기 커버는 커버 바디 및 상기 커버 바디를 통과하는 공기를 안내하는 가이드를 포함하고, 상기 가이드는 상기 발열모듈과 소정의 이격 거리를 갖도록 배치되는 차량용 난방장치를 개시한다. 이에 따라, 상기 차량용 난방장치는 발열유닛을 이용한 열대류 또는 열복사를 통해 차량 실내의 난방 성능, 효율 및 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 난방장치
실시예는 차량용 난방장치에 관한 것이다. 상세하게, 열대류 또는 열복사를 통해 차량의 실내를 난방하는 차량용 난방장치에 관한 것이다.
자동차는 실내의 공기 온도 등을 조절하기 위한 차량용 공조장치를 갖추고 있다. 상기 공조장치는 겨울철에는 온기를 발생시켜 차량의 실내를 따뜻하게 유지시키고, 여름철에는 냉기를 발생시켜 차량의 실내를 시원하게 유지시킬 수 있다.
상기 공조장치는 차량 실내에 온도가 조절된 공기를 공급하는 공조 유닛, 및 상기 공조 유닛에 공기를 공급하는 블로어 유닛을 포함할 수 있다.
상기 공조 유닛은 복수 개의 토출 덕트가 형성된 공조 케이스, 상기 공조 케이스의 내부에 배치되는 증발기, 히터 및 풍량을 조절하는 도어 등을 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 공조 유닛은 상기 증발기, 히터 및 도어를 이용하여 차량의 실내에 공급되는 공기의 온도 및 풍량을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 히터는 피티씨 소자를 이용하는 피티씨(PTC: Positive Temperature Coefficient) 히터일 수 있다.
그리고, 상기 블로어 유닛은 액츄에이터(미도시)에 의해 회전하는 블로어를 이용하여 상기 공조 유닛의 내부에 공기를 공급할 수 있다.
한편, 상기 공조장치는 국부적인 난방공조를 수행하기 위해 적외선 램프를 이용할 수 있다.
이와 관련된 발명으로는 대한민국특허공개공보 제10-2018-0055961호(2018.05.28)인 '차량용 적외선 히터'가 있다.
도 1은 종래의 차량용 적외선 히터를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 적외선 히터는 적외선 램프(1400)를 이용하여 차량의 실내에 국부적인 난방을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 적외선 히터는 공조덕트(1200) 내에 배치되는 방열핀(1201), 적외선 램프(1400)에서 발산하는 열을 반사하는 반사판(1101), 및 상기 반사판(1101)과 방열핀(1201)을 열적으로 연결하는 열전달부(1103)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 적외선 히터는 상기 반사판(1101)의 개구를 덮는 차단막(1303)을 더 포함할 수 있다.
상기 적외선 히터는 적외선 램프(1400)를 사용하기 때문에, 반사판(1101)을 구비하여야 하며, 공조덕트(1200)로 열을 전달하기 위해 열전달부(1103)와 방열핀(1201)을 필수적으로 구비하여야 한다.
그러나, 상기 반사판(1101), 열전달부(1103), 및 방열핀(1201)의 구성은 상기 적외선 히터의 사이즈를 증가시키는 원인이 된다. 그에 따라, 사이즈가 증가된 상기 적외선 히터는 차량의 실내 공간 일부를 점유하여야만 하기 때문에, 상기 실내 공간을 축소시켜 차량의 설계 자유도에 대한 한계를 갖게 한다.
또한, 상기 적외선 히터는 적외선 램프(1400)의 지속적 구동으로 인해 과열이 발생할 수 있다. 그리고, 상기 과열은 차량의 손상 등을 유발할 수 있다.
또한, 상기 적외선 히터는 탑승자의 접근에 대한 안전 장치가 마련되지 않아 안전성 문제를 유발할 수 있다.
실시예는 열대류 또는 열복사를 통해 차량의 실내를 난방하는 차량용 난방장치를 제공한다.
실시예는 구조적 및 전기적으로 과열이 방지된 발열 유닛을 포함하는 발열모듈 및 이를 포함하는 차량용 난방장치를 제공한다.
실시예는 탑승자의 안전을 위해 안전장치가 마련된 차량용 난방장치를 제공한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제는 공조 유닛에 연결되어 열을 발산하는 차량용 난방장치에 있어서, 상기 공조 유닛에 연결되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 발열모듈; 및 상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하고, 상기 커버는 커버 바디 및 상기 커버 바디를 통과하는 공기를 안내하는 가이드를 포함하고, 상기 가이드는 상기 발열모듈과 소정의 이격 거리를 갖도록 배치되는 차량용 난방장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가이드는 제1 가이드와 제2 가이드를 포함하며, 상기 제2 가이드는 상기 제1 가이드에 대해 소정의 경사각을 갖도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발열모듈은 열을 발산하는 발열유닛; 및 상기 발열유닛을 지지하는 프레임을 포함하고,
상기 발열유닛은 홀이 형성된 면상의 바디, 상기 바디에 배치되는 제1 전극과 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발열부를 포함하고, 상기 이격 거리는 상기 홀의 최단 폭(W)과 동일하거나 또는 작게 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 이격 거리는 상기 홀의 최단 폭(W) 대비 0.5~0.75배의 범위 내에서 형성될 수 있다.
또한, 상기 홀의 최단 폭(W)은 상기 커버 바디에 형성된 가이드 홀의 최단 폭보다 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기 커버는 상기 커버 바디의 측면에 형성된 통풍구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 공조 유닛의 플로어 덕트에 회동 가능하게 연결될 수 있다.
또한, 상기 발열부는 소정의 온도에서 서로 다른 전기 저항의 변화율에 차이가 있는 제1 발열부와 제2 발열부를 포함하고, 상기 제1 발열부와 상기 제2 발열부는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 직렬로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제2 발열부는 소정의 온도에서 온도에 대한 저항이 비선형적으로 증가하는 변화율을 가질 수 있다.
그리고, 상기 제1 발열부는 상기 제2 발열부 대비 소정의 온도에서 온도에 따른 저항의 변화율이 작을 수 있다.
그리고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제1 발열부, 및 상기 제2 발열부는 인쇄 방식으로 상기 바디에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발열유닛은 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제1 발열부, 및 상기 제2 발열부를 덮도록 배치되는 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 프레임은 복수 개의 홀이 형성된 상부 플레이트, 및 상기 상부 플레이트와 이격되게 배치되며 복수 개의 홀이 형성된 하부 플레이트를 포함하고, 상기 발열유닛은 상기 상부 플레이트에 배치되는 상부 발열유닛과 상기 하부 플레이트에 배치되는 하부 발열유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 열교환영역이 형성되고, 상기 상부 발열유닛에 형성된 복수 개의 홀을 각각 통과한 공기는 상기 열교환영역에서 믹싱되면서, 상기 상부 발열유닛 및 상기 하부 발열유닛의 복사열과 열교환할 수 있다.
또한, 상기 상부 플레이트에 형성된 홀은 상기 하부 플레이트에 형성된 홀과 오버랩되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 상부 발열유닛에 배치되는 제1 발열부는 공기의 흐름 방향을 기준으로 상기 하부 발열유닛에 형성된 홀과 오버랩되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 발열유닛은 상기 홀을 통과하는 공기를 가열하여 형성되는 열대류, 및 탑승자를 향해 직접 열을 복사하는 열복사 중 적어도 어느 하나를 통해 난방하도록, 상기 상부 발열유닛과 상기 하부 발열유닛에 선택적으로 전원이 인가될 수 있다.
한편, 상기 차량용 난방장치는 상기 발열모듈에 접근하는 물체를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임은 금속 재질로 형성되고, 상기 바디는 합성 수지 재질로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 차량용 난방장치는 공조 유닛에 연결되어 열대류 또는 열복사를 통해 차량의 실내를 난방할 수 있다. 여기서, 차량용 난방장치는 공조 유닛에서 공급되는 공기를 가열하여 빠르게 차량 실내를 난방하거나, 또는 복사열을 이용하여 탑승자에 대한 직접적인 난방을 구현함으로써, 탑승자에 대한 난방 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 차량용 난방장치는 열대류에 의한 난방과 열복사에 의한 난방을 선택적으로 제어할 수 있기 때문에, 난방 성능 및 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 열을 발산하는 발열 유닛에 과열을 방지하는 전기적 구조를 적용하여 발열모듈 및 이를 포함하는 차량용 난방장치의 과열을 방지할 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치는 안전장치를 이용하여 안전성을 향상시킬 수 있다. 상세하게, 커버를 이용하여 발열유닛에 대한 탑승자의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 탑승자의 신체의 일부가 기 설정된 거리내로 접근하는 것을 감지하는 센서를 이용하여 상기 발열유닛의 구동을 제어함으로써, 탑승자의 안전성을 확보할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 차량용 적외선 히터를 나타내는 도면이고,
도 2는 차량용 공조장치와 실시예에 따른 차량용 난방장치에서의 공기 흐름을 나타내는 도면이고,
도 3은 차량용 공조장치 및 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 사시도이고,
도 4는 차량용 공조장치 및 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 단면도이고,
도 5a는 실시예에 따른 차량용 난방장치가 탑승자의 발목측을 난방하는 도면이고,
도 5b는 실시예에 따른 차량용 난방장치가 탑승자의 정강이측을 난방하는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 분해사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 발열모듈과 지지부재의 배치 관계를 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈을 나타내는 분해사시도이고,
도 9는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈에 배치되는 면상의 발열유닛을 나타내는 도면이고,
도 10은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈에 배치되는 면상의 발열유닛의 변형예를 나타내는 도면이고,
도 11은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛에 배치되는 제1 발열부의 온도 대비 저항을 나타내는 그래프이고,
도 12는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛에 배치되는 제2 발열부의 온도 대비 저항을 나타내는 그래프이고,
도 13은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛의 제작 공정을 나타내는 도면이고,
도 14는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 프레임의 일실시예를 나타내는 단면도이고,
도 15는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 프레임의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고,
도 16은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 하우징 및 프레임의 다른 실시예에 따른 발열모듈을 통한 공기의 흐름을 나타내는 도면이고,
도 17은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 하우징 및 프레임의 다른 실시예에 따른 발열모듈을 통한 열교환을 나타내는 도면이고,
도 18은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고,
도 19는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 평면도이고,
도 20은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고,
도 21은 다른 실시예의 커버가 설치된 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 단면사시도이고,
도 22는 다른 실시예의 커버가 설치된 실시예에 따른 차량용 난방장치의 공기의 흐름을 나타내는 도면이고,
도 23은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈과 가깝게 배치된 가이드를 나타내는 도면이고,
도 24는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈과 소정의 이격거리를 갖도록 배치된 가이드를 나타내는 도면이고,
도 25는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버에 형성된 통풍구를 나타내는 도면이고,
도 26은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 센서를 나타내는 도면이고,
도 27 내지 도 29는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 동작 제어를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 차량용 공조장치와 실시예에 따른 차량용 난방장치에서의 공기 흐름을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 차량용 난방장치(1)는 차량 실내에 공기를 공급하는 공조 장치의 일측에 연결되어 열대류 및 열복사 중 적어도 어느 하나를 통해 차실내를 난방할 수 있다. 여기서, 상기 공조 장치는 공조 유닛(10)과 블로어 유닛(20)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 차량용 난방장치(1)는 공조 유닛(10)의 일측에 연통되게 연결될 수 있다.
상기 블로어 유닛(20)은 액츄에이터(미도시)에 의해 회전하는 블로어(미도시)를 이용하여 상기 공조 유닛(10)의 내부에 공기를 공급할 수 있다. 그리고, 상기 공조 유닛(10)은 내부에 배치되는 증발기(12)와 같은 냉방용 열교환기와 히터(13)와 같은 난방용 열교환기를 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 공조 유닛(10)을 통과하는 공기의 온도는 조절될 수 있다. 여기서, 상기 히터(13)는 피티씨 소자를 이용하는 피티씨(PTC: Positive Temperature Coefficient) 히터일 수 있다.
상기 차량용 난방장치(1)는 단일품으로 제공되는 발열모듈일 수 있으며, 상기 발열모듈은 공조 유닛(10)에 연결된 공기의 유로 상에 탑승자를 향해 배치되어 열을 발산할 수 있다. 예컨데, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 공조 유닛(10)의 공조 케이스(11)의 일측에 배치될 수 있다. 상세하게, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 공조 케이스(11)의 일측에 배치되는 복수 개의 토출 덕트 중 플로어 덕트(15) 또는 콘솔 덕트(16)에 연통되게 배치될 수 있으며, 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)를 따라 이동하는 공기를 가열할 수 있다. 여기서, 상기 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)는 상기 공조 케이스(11)에 연결된 공기의 유로로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 공조 유닛(10)에 공급되어 상기 열교환기를 통과한 공기는 상기 유로를 통해 상기 발열모듈로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 발열모듈은 홀이 형성된 PCT 히터, 필름 히터, 면상 발열 히터 등 전기로 발열되는 다양한 히터가 적용될 수 있다. 다만, 상기 차량용 난방장치(1)의 설계 자유도 및 제조 공정수 등을 고려해 볼 때, 상기 필름 히터가 유리하다.
그에 따라, 공조 케이스(11)의 내부에 배치되는 히터(13)가 40정도로 공기를 가열하더라도, 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)의 단부에 연결되는 상기 차량용 난방장치(1)가 상기 공기의 온도를 보상하여 차량 내부를 난방하기 때문에, 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)를 통한 열손실을 최소화할 수 있다. 예컨데, 상기 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)에 상기 차량용 난방장치(1)가 설치되지 않은 종래의 경우, 공조 케이스(11)의 내부에 배치되는 히터(13)가 공기를 60도 이상의 고온으로 가열하여 차량의 실내로 공급함으로써, 차량의 실내를 난방하였다. 그에 따라, 상기 플로어 덕트(15) 또는 상기 콘솔 덕트(16)에 의한 열손실이 발생하였다.
따라서, 상기 차량용 난방장치(1)는 열을 발산하는 발열모듈을 관통하여 유동하는 공기를 직접적으로 가열함과 동시에 직접적으로 탑승자에 대한 열복사를 구현할 수 있기 때문에, 난방의 대상체인 탑승자에 대한 난방 성능 및 난방 품질을 향상시킴과 동시에 덕트에 의한 열손실을 최소화할 수 있다.
여기서, 상기 차량용 난방장치(1)는 블로어 유닛(20)과 상기 발열유닛을 통한 열대류, 및 상기 발열유닛에 의한 열복사를 동시에 수행하는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 차량용 난방장치(1)는 제어부(미도시)를 통해 상기 열대류, 또는 상기 열복사 중 적어도 어느 하나만을 선택적으로 구현할 수도 있다. 여기서, 상기 제어부는 차량의 전자제어장치인 ECU(Electric Control Unit)일 수 있다. 상세하게, 상기 공조 장치만을 구동하여 열대류에 의한 난방을 구현하거나 또는 상기 차량용 난방장치(1)만을 구동하여 열복사에 의한 난방을 구현할 수 있다.
또한, 상기 플로어 덕트(15)에는 상기 제어부에 의해 제어되는 도어(30)가 더 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 도어(30)는 플로어 덕트(15)를 따라 이동하는 공기의 양을 조절하거나 차단할 수 있다.
여기서, 공조 케이스(11)의 내부에 배치되는 도어(14)와 플로어 덕트(15) 등에 배치되는 도어(30)의 구분을 위해, 상기 공조 케이스(11)의 내부에 배치되는 도어(14)는 제1 도어라 명명할 수 있으며, 상기 플로어 덕트(15)에 배치되는 도어(30)는 덕트 도어 또는 제2 도어라 명명할 수 있다. 그리고, 상기 도어(30)는 플로어 덕트(15)에 배치되는 것을 그 예로 하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 도어(30)는 상기 차량용 난방장치(1)의 하우징 내부에 배치될 수도 있고, 상기 콘솔 덕트(16)에 배치될 수도 있다.
도 3은 차량용 공조장치 및 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 차량용 공조장치 및 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 단면도이고, 도 5a는 실시예에 따른 차량용 난방장치가 탑승자의 발목측을 난방하는 도면이고, 도 5b는 실시예에 따른 차량용 난방장치가 탑승자의 정강이측을 난방하는 도면이다. 도 3 및 도 4에 있어서, X 방향은 차폭 방향을 나타낼 수 있고, Y 방향은 차체의 전후 방향을 나타낼 수 있으며, Z 방향은 상하 방향, 또는 수직 방향을 나타낼 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 차량용 난방장치(1)는 공조 케이스(11)의 양측에 배치될 수 있다. 예컨데, 운전석 탑승자와 보조석 탑승자 각각을 위해, 상기 차량용 난방장치(1)는 차폭 방향을 기준으로 공조 케이스(11)의 양측에 적어도 두 개가 배치될 수 있으며, 탑승자와 소정의 간격을 갖도록 운전석 또는 보조석과 인접하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 콘솔 덕트(16)의 양측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 콘솔 덕트(16)는 차량의 후석에 탑승하는 탑승자의 공조를 위해 형성된 토출 덕트 중 하나일 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 플로어 덕트(15) 및 콘솔 덕트(16)에 착탈 가능하게 배치되어 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 플로어 덕트(15) 및 콘솔 덕트(16)에 회동 가능하게 배치되어 난방 각도를 조절할 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 난방장치(1)는 탑승자에 대한 난방 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 난방장치(1)는 회동하여 탑승자의 발목측을 난방할 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 난방장치(1)는 회동하여 탑승자의 정강이측을 난방할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 발열모듈과 지지부재의 배치 관계를 나타내는 도면이고, 도 8은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈을 나타내는 분해사시도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 차량용 난방장치(1)는 공조 유닛(10)에 연결된 공기의 유로 상에 탑승자를 향해 배치되며, 열을 발산하는 발열모듈(100)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 발열모듈(100)은 발열유닛(200), 및 상기 발열유닛(200)을 지지하는 프레임(300)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 발열유닛(200)은 과열 방지 구조를 구현하여 과열을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 발열유닛(200)의 과열은 공기가 통과하도록 상기 발열모듈(100)에 형성된 홀에 이물질이 부착되어 공기의 흐름을 방해하는 경우 발생할 수 있다. 또는, 상기 발열유닛(200)의 과열은 차량용 난방장치(1)의 내부가 무풍 상태임에도 상기 발열유닛(200)이 구동하여 상기 발열유닛(200)이 기 설정된 온도 이상으로 가열되는 경우 나타날 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 발열모듈(100)이 내부에 배치되는 하우징(400) 및 상기 하우징(400)에 상기 발열모듈(100)이 배치되도록 상기 발열모듈(100)을 지지하는 지지부재(500)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 커버(600) 및 센서(700)와 같은 안전장치를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 차량용 난방장치(1)는 열을 발산하는 발열모듈(100)만을 플로어 덕트(15) 또는 콘솔 덕트(16)의 단부에 단독으로 설치하는 형태로 구현될 수도 있다. 그에 따라, 상기 차량용 난방장치(1)는 컴팩트한 사이즈를 구현하여 차량 실내 공간을 확보할 수 있게 한다.
또는, 상기 차량용 난방장치(1)는 하우징(400)을 이용하여 발열모듈(100)을 플로어 덕트(15) 또는 콘솔 덕트(16)의 단부에 착탈 및 회전 가능하게 설치될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 발열모듈(100)은 열을 발산하는 발열유닛(200), 및 상기 발열유닛(200)을 지지하는 프레임(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 프레임(300)은 상기 발열유닛(200) 및 주변의 온도와 밀접한 관계를 갖도록 열전도성을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 발열유닛(200)에서 형성되는 열은 열전도 방식을 통해 상기 프레임(300)으로 전달될 수 있다.
상기 발열유닛(200)은 히터(13)를 통해 가열된 공기를 승온시킴으로써, 소정의 길이로 형성된 플로어 덕트(15) 및 콘솔 덕트(16)에 의한 열손실을 최소화할 수 있다. 예컨데, 상기 히터(13)가 종래에 공기를 가열했던 가열 온도보다 낮은 40도 정도로 공기를 가열하기 때문에, 플로어 덕트(15) 및 콘솔 덕트(16)에 의한 열손실을 최소화할 수 있다.
그리고, 상기 발열유닛(200)은 상기 발열유닛(200)을 통과하는 공기를 가열하여 토출시킴으로써, 열대류를 통해 차량 실내를 난방할 수 있다.
또한, 상기 발열유닛(200)은 복사열을 통해 탑승자에 대한 직접적인 난방을 구현할 수 있다. 예컨데, 상기 발열유닛(200)은 탑승자를 향해 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 발열유닛(200)은 열복사 에너지를 이용하여 탑승자에 대한 직접적인 난방을 구현할 수 있다.
여기서, 상기 발열유닛(200)은 전기를 이용하여 발열하는 면상의 발열체로 제공될 수 있다. 이때, 상기 발열유닛(200)은 접착제와 같은 고정부재(미도시)를 이용하여 상기 프레임(300)의 외측에 고정될 수 있다.
한편, 상기 발열유닛(200)은 복수 개의 열교환영역이 형성되도록 상호 이격되게 상기 프레임(300)에 복수 개가 배치될 수 있다. 예컨데, 적어도 두 개의 발열유닛(200)은 소정의 간격으로 이격되게 상기 프레임(300)에 설치될 수 있다. 그에 따라, 발열유닛(200)에서 발산하는 열과 상기 공기가 열교환하는 열교환영역은 복수 개가 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 발열유닛(200)은 공기의 흐름 방향 또는 상하 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 두 개의 상기 발열유닛(200)은 2층으로 형성될 수 있으며, 배치 위치에 의해 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b)으로 구분될 수 있다. 그에 따라, 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b) 각각에서 발산하는 열은 상기 열교환영역에서 상기 발열유닛(200)을 통과하는 공기와 열교환할 수 있다. 여기서, 상기 상부 발열유닛(200a)은 제1 발열유닛이라 불릴 수 있고, 상기 하부 발열유닛(200b)은 제2 발열유닛이라 불릴 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈에 배치되는 면상의 발열유닛을 나타내는 도면이고, 도 10은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈에 배치되는 면상의 발열유닛의 변형예를 나타내는 도면이고, 도 11은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛에 배치되는 제1 발열부의 온도 대비 저항을 나타내는 그래프이고, 도 12는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛에 배치되는 제2 발열부의 온도 대비 저항을 나타내는 그래프이다. 도 11에 있어서, 도 11의 (a)는 제1 발열부의 온도 대비 저항이 선형적으로 증가하는 그래프이고, 도 11의 (b)는 제1 발열부의 온도 대비 저항이 선형적으로 증가하는 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 발열유닛(200)은 복수 개의 홀(211)이 형성된 면상의 바디(210), 상기 바디(210)에 배치되는 제1 전극(220)과 제2 전극(230), 및 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 직렬로 연결되도록 상기 바디(210)에 배치되는 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250) 모두는 발열부라 불릴 수 있다.
여기서, 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)는 소정의 온도에서 전기 저항의 변화율에 차이가 있는 다른 재질로 형성되어 상술된 과열 방지 구조를 구현할 수 있다. 그에 따라, 상기 발열유닛(200)은 기 설정된 온도 이상으로 과열되는 것이 방지될 수 있다.
상기 바디(210)는 면상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 바디(210)는 필름형으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 바디(210)는 절연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 바디(210)는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 바디(210)는 제1 방향의 폭이 제2 방향의 폭보다 큰 장방형으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 다른 방향을 의미할 수 있으며, 길이 방향이라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 제2 방향은 폭 방향이라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 제1 방향과 제2 방향은 평면상 서로 수직한 방향으로 정의될 수 있다. 그리고, 상기 제1 방향은 차폭 방향일 수 있다.
또한, 상기 바디(210)는 블랭킹 성형을 통해 관통되게 형성된 복수 개의 홀(211)을 포함할 수 있다. 그에 따라, 하우징(400)의 유입구를 통해 내부로 공급된 공기는 상기 홀(211)을 통해 안내되어 토출될 수 있다. 여기서, 상기 홀(211)은 상기 프레임(300)의 홀 구조, 공조 품질 등을 고려하여 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 홀, 바디홀 또는 통풍홀이라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 바디(210)는 제1 바디 또는 발열체 바디라 불릴 수 있다.
상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)에 전원을 인가할 수 있다. 여기서, 제1 전극(220)은 + 전극일 수 있으며, 제2 전극(230)은 - 전극일 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 제2 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)가 전기적으로 직렬 연결되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 각각의 일측에는 외부 전원과 연결되는 단자가 배치될 수 있다.
상기 제1 발열부(240)는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)을 통해 인가되는 전원에 의해 열을 발산할 수 있다. 그리고, 상기 제1 발열부(240)는 면상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 전원은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
또한, 상기 제1 발열부(240)는 저항을 갖는 카본 계열 등의 잉크를 이용하여 인쇄 방식을 통해 상기 바디(210)에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 발열부(240)는 인쇄 방식을 통해 상기 바디(210)에 형성되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 상기 제1 발열부(240)는 에칭 방식을 통해 박막으로 이루어진 재료에 면상의 발열 패턴을 형성하는 방식으로 상기 바디(210)에 형성될 수도 있다. 또는, 상기 제1 발열부(240)는 피티씨 소자와 같은 발열소자를 상기 바디(210)에 배치하는 방식으로 형성될 수도 있다. 다만, 인쇄 방식으로 상기 제1 발열부(240)를 형성하는 경우, 상기 전극(220, 230)과 함께 상기 제1 발열부(240)를 형성할 수 있기 때문에, 제조 공정수를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 발열부(240)는 홀(211)에 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 인접이라 함은 접촉 또는 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 것을 의미할 수 있다.
이때, 복수 개의 상기 홀(211)은 상호 이격되게 배치되기 때문에, 상기 제1 발열부(240) 또한 상호 이격되게 배치될 수 있다. 예컨데, 복수 개의 상기 제1 발열부(240)는 제1 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 발열부(240)의 사이에 홀(211)이 배치될 수 있다. 상세하게, 제2 방향으로 상호 이격되게 배치되는 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 상기 홀(211)과 제1 발열부(240)가 제1 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 발열부(240)는 상기 공기를 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 상기 제1 발열부(240)는 일측의 폭이 타측의 폭보다 큰 장방형으로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 제1 발열부(240)는 상기 바디(210)를 기준으로 제2 방향으로의 폭이 제1 방향으로의 폭보다 큰 장방형으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 발열부(240)의 일측은 상기 제1 전극(220) 또는 제2 전극(230)과 전기적으로 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 제2 발열부(250)를 매개로 상기 제1 발열부(240)는 상기 제1 전극(220) 및 제2 전극(230)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 발열부(240)의 일측은 상기 제1 전극(220)과 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 제2 발열부(250)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 발열부(240)의 일측과 타측은 상기 제2 발열부(250)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 이때, 두 개의 상기 제1 발열부(240) 사이에 상기 제2 발열부(250)를 배치하여 두 개의 상기 제1 발열부(240)가 전기적으로 연결되게 할 수도 있다. 따라서, 복수 개의 제2 발열부(250)를 이용하여 상기 제1 발열부(240)를 전극(220, 230)에 전기적으로 연결하는 경우, 하나의 제2 발열부(250)가 배치된 경우보다 상기 발열유닛(200)의 국부 과열에 효과적으로 대응할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 제1 발열부(240)는 온도에 따른 저항의 변화율이 선형적인 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 발열부(240)는 온도 대비 선형적 저항 응답을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 발열부(240)는 온도에 따른 저항의 변화율이 상기 제2 발열부(250)보다 상대적으로 작은 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 발열을 고려하여, 상기 제1 발열부(240)의 전체 면적은 상기 제2 발열부(250)의 전체 면적보다 크게 형성될 수 있다.
도 11의 (a)를 참조하면, 상기 제1 발열부(240)는 온도의 상승에 따라 저항이 상승하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 발열부(240)는 정온도 특성(PTC)을 가지면서도 온도 대비 저항이 선형적으로 증가하는 재질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발열부(240)는 100도의 온도 변화를 기준으로 50% 이하의 저항 변화율을 가질 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 발열부(240)는 온도가 증가할수록 저항 또한 증가할 수 있다. 이러한 재질의 제1 발열부(240)는 전극(220, 230)과 함께 인쇄를 용이하게 하여 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 상기 제1 발열부(240)는 온도의 상승에 따라 저항이 감소하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 발열부(240)는 부성 온도 특성(NTC)을 가지면서도 온도 대비 저항이 선형적으로 감소하는 재질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발열부(240)는 100도의 온도 변화를 기준으로 50% 이하의 저항 변화율을 가질 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 발열부(240)는 온도가 증가할수록 저항은 감소할 수 있다. 이러한 재질의 제1 발열부(240)는 열복사 능력, 열전도성 및 내구성이 높은 장점이 있다.
상기 제2 발열부(250)는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)을 통해 인가되는 전원에 의해 열을 발산할 수 있다. 그리고, 상기 제2 발열부(250)는 면상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 전원은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
또한, 상기 제2 발열부(250)는 저항을 갖는 카본 계열 등의 잉크를 이용하여 인쇄 방식을 통해 상기 바디(210)에 형성될 수 있다. 또는, 상기 제2 발열부(250)는 제1 발열부(240)처럼 에칭 방식 또는 발열소자를 배치하는 방식으로도 형성될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 상기 제2 발열부(250)는 홀(211)에 인접하게 배치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 상기 제2 발열부(250)는 상기 홀(211)과 인접하게 제1 방향을 따라 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 발열부(250)의 일측에는 복수 개의 제1 발열부(240)가 전기적으로 연결되고, 타측에는 제2 전극(230)이 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제2 발열부(250)는 제2 전극(230)과 전기적으로 연결된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 제2 발열부(250)는 제1 전극(220)과 전기적으로 연결되게 배치될 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 세 개의 상기 제2 발열부(250)는 상기 홀(211)과 인접하게 제1 방향을 따라 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 제2 방향을 기준으로 상기 제2 발열부(250)의 사이에는 상기 제1 발열부(240)가 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 제2 발열부(250)는 제2-1 발열부(250a)와 제2-2 발열부(250b)를 포함할 수 있으며, 상기 제2-1 발열부(250a)는 전극(220, 230)과 제1 발열부(240) 사이에 배치되는 발열부로 정의될 수 있고, 상기 제2-2 발열부(250b)는 제1 발열부(240) 사이에 배치되는 발열부로 정의될 수 있다.
또한, 상기 제2 발열부(250)는 일측의 폭이 타측의 폭보다 큰 장방형으로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 제2 발열부(250)는 상기 바디(210)를 기준으로 제1 방향으로의 폭이 제2 방향으로의 폭보다 큰 장방형으로 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 제2 발열부(250)는 온도에 따른 저항의 변화율이 비선형적인 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 발열부(240)는 온도 대비 비선형적 저항 응답을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 발열부(250)는 소정의 온도에서 온도에 따른 저항의 변화율이 상기 제1 발열부(240)보다 상대적으로 큰 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 발열을 고려하여, 상기 제2 발열부(250)의 전체 면적은 상기 제1 발열부(240)의 전체 면적보다 작게 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 제2 발열부(250)는 온도의 상승에 따라 소정의 온도에서 저항이 급격히 상승하는 재질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 발열부(250)는 상온 상태의 저항 대비 10배 이상의 저항 변화를 갖는 재질로 형성될 수 있다.
특히, 상기 제2 발열부(250)는 큐리온도(변곡온도) 이상의 온도에서 전기 저항이 급격히 상승하며, 그에 따라 흐르는 전류가 감소하기 때문에 과전류를 억제하는 기능을 갖는 특성을 가질 수 있다. 상기 제2 발열부(250)의 상기 특성으로 인해, 자체 온도 안정화 기능을 가지며, 상기 제1 발열부(250)와의 직렬 연결을 통해 상기 발열유닛(200)의 과열을 억제할 수 있다. 여기서, 상기 큐리온도는 100도~140도 범위에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제2 발열부(250)는 상기 공기의 온도를 상승시키면서도 상기 발열유닛(200)이 과열되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 제2 발열부(250)는 난방 기능과 과열 억제 기능을 함께 가질 수 있다.
상세하게, 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)는 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 직렬로 연결될 수 있다.
상기 발열유닛(200)의 과열시, 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)가 큐리온도 이상으로 상승한다. 이때, 상기 제2 발열부(250)는 큐리온도 이상의 온도에서 전기 저항이 급격히 상승하는 재질로 형성되기 때문에, 상기 제2 발열부(250)는 큐리온도 이상의 온도에서 저항이 급격히 증가하게 된다. 그에 따라, 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)의 합산 저항은 증가하게 된다. 그리고, 상기 합산 저항이 증가함에 따라, 상기 제1 발열부(240)와 제2 발열부(250)에 인가되는 전류가 줄어들기 때문에, 상기 제2 발열부(250)는 발열유닛(200)의 과열을 방지할 수 있다.
한편, 상기 발열유닛(200)에 인가되는 전원을 일시적으로 차단하여 상기 발열유닛(200)의 과열을 방지할 수도 있다. 그에 따라, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 발열유닛(200)의 온도 안정화를 구현할 수 있다.
한편, 상기 발열유닛(200)은 바디(210)의 플렉서블한 구조, 홀(211)과 전극(220, 230)와 제1 발열부(240)와 제2 발열부 (250) 각각의 사이즈, 형상 및 배치 위치 등에 의해 다양한 형상을 구현할 수 있다. 그에 따라, 상기 발열유닛(200)의 설계 자유도가 향상될 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열유닛의 제작 공정을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 1차적으로 상기 바디(210)에 인쇄 방식을 통해 전극(220, 230)과 제1 발열부(240)를 형성할 수 있다. 그리고, 2차적으로 재질이 다른 상기 제2 발열부(250)를 인쇄 방식으로 형성할 수 있다.
따라서, 2번의 인쇄 방식으로 발열유닛(200)이 형성되기 때문에, 다른 방식보다 제작 공수를 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 발열유닛(200)의 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
이때, 외부로 노출된 상기 전극(220, 230), 제1 발열부(240) 및 제2 발열부(250)를 보호하기 위해, 상기 발열유닛(200)은 커버 부재(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 커버 부재(260)는 합성 수지와 같은 절연성 재질로 형성되며, 상기 전극(220, 230), 제1 발열부(240) 및 제2 발열부(250)를 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 커버 부재(260)는 상기 바디(210)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 프레임(300)은 상기 발열유닛을 지지하며, 공기의 흐름을 기준으로 관통되게 형성된 복수 개의 홀을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프레임(300)은 상기 발열유닛(200) 외에 주변의 온도와 밀접한 관계를 갖도록 열전도성이 높은 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 프레임(300)은 알루미늄과 같은 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 프레임(300)은 상기 발열부(240, 250)의 열을 방열함으로써, 상기 차량용 난방장치(1)를 통과하는 공기와 용이하게 열교환할 수 있다. 따라서, 상기 프레임(300)은 차량 실내의 승온을 용이하게 수행할 수 있게 한다.
상기 홀은 상기 발열유닛(200)의 홀(211)에 대응되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 프레임(300)의 홀 및 상기 발열유닛(200)의 홀(211)을 통해 상기 공기는 차량의 실내로 공급될 수 있다. 여기서, 상기 프레임(300)에 형성된 홀은 제2 홀 또는 프레임 홀이라 불릴 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 프레임의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8 및 14를 참조하면, 상기 프레임(300)은 복수 개의 홀(311)이 형성된 상부 플레이트(310), 상기 상부 플레이트(310)와 이격되게 배치되며 복수 개의 홀(321)이 형성된 하부 플레이트(320), 및 상기 상부 플레이트(310)의 단부와 상기 하부 플레이트(320)의 단부를 연결하는 측벽(330)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상부 플레이트(310)에 형성된 홀(311)은 상부 플레이트 홀 또는 제2 상부 프레임 홀이라 불릴 수 있고, 상기 하부 플레이트(320)에 형성된 홀(321)은 하부 플레이트 홀 또는 제2 하부 프레임 홀이라 불릴 수 있다.
여기서, 상기 상부 플레이트(310), 하부 플레이트(320) 및 측벽(330)은 상기 프레임(300)의 외형을 형성하며, 내부에 공간을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 공간은 열교환영역으로 제공될 수 있으며, 상기 열교환영역에 의해 열효율이 향상될 수 있다. 즉, 상기 프레임(300)은 상기 공간을 통해 상기 공간에서 공기가 일시적으로 체류하게 함으로써, 상기 발열유닛(200)의 열효율을 향상시킬 수 있다.
상기 상부 플레이트(310)는 소정의 두께를 갖는 판형의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 상부 플레이트(310)는 공기의 흐름을 위해 상하 방향으로 관통되게 형성된 복수 개의 홀(311)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 상부 플레이트(310)의 상부면에는 상기 상부 발열유닛(200a)이 배치될 수 있다.
상기 하부 플레이트(320)는 소정의 두께를 갖는 판형의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하부 플레이트(320)는 공기의 흐름을 위해 상하 방향으로 관통되게 형성된 복수 개의 홀(321)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 하부 플레이트(320)의 홀(321)은 공기의 흐름 방향을 기준으로 상기 상부 플레이트(310)의 홀(311)과 오버랩되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 하부 플레이트(320)는 상기 상부 플레이트(310)와 소정의 간격을 갖도록 이격되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320) 사이에는 열교환영역이 형성될 수 있다.
또한, 탑승자에 대한 열복사를 위해, 상기 하부 플레이트(320)의 하부면에는 상기 하부 발열유닛(200b)이 배치될 수 있다.
한편, 상기 하부 플레이트(320)의 홀(211)에는 돌기와 같은 돌출 패턴이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 돌출 패턴은 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320) 사이에 형성된 열교환영역에서 공기의 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 열교환영역에서의 열교환 효율은 향상될 수 있다.
상기 측벽(330)은 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320) 사이에 배치되어 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320)를 지지할 수 있다. 이때, 상기 프레임(300)의 내부에 형성된 공간의 사이즈를 고려하여 상기 측벽(330)은 상기 상부 플레이트(310)의 단부와 상기 하부 플레이트(320)의 단부를 연결하게 배치될 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 프레임의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 16은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 하우징 및 프레임의 다른 실시예에 따른 발열모듈을 통한 공기의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 17은 실시예에 따른 차량용 난방장치에 배치되는 하우징 및 프레임의 다른 실시예에 따른 발열모듈을 통한 열교환을 나타내는 도면이다. 도 16에서 실선의 화살표는 공기의 흐름을 나타낼 수 있다. 그리고, 도 17에서 점선의 화살표는 열의 발산을 나타낼 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 상부 플레이트(310)의 홀(311)과 상기 하부 플레이트(320)의 홀(321)은 지그 재그로 배치할 수 있다 즉, 상기 상부 플레이트(310)의 홀(311)과 상기 하부 플레이트(320)의 홀(321)은 오버랩되지 않게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320) 사이의 공간에서 체류하는 시간을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 공기의 흐름을 기준으로 상기 상부 플레이트(310)의 상부면에는 상부 발열유닛(200a)이 배치될 수 있다. 예컨데, 공기의 흐름을 기준으로 상기 상부 발열유닛(200a)의 전단에 형성된 열교환영역과의 열교환 효율 및 상기 상부 발열유닛(200a)의 면적의 증가를 고려하여, 상기 상부 발열유닛(200a)은 상기 상부 플레이트(310)의 상부면에 배치될 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 차량용 난방장치(1)의 내부에서 형성되는 공기의 흐름 방향을 기준으로, 상기 열교환영역은 상기 상부 발열유닛(200a)의 전단(상류측)에 형성된 제1 열교환영역(A1), 및 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b) 사이에 형성된 제2 열교환영역(A2)을 포함할 수 있다. 상세하게, 상기 제2 열교환영역(A2)은 상기 상부 플레이트(310)와 상기 하부 플레이트(320) 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 열교환영역(A1)은 상기 상부 발열유닛(200a)의 발열부(240, 250)에서 발산하는 복사열과 하우징(400)을 따라 이동하는 공기가 열교환하는 영역일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환영역(A1)은 상기 하우징(400)의 내부에 형성될 수 있으며, 예열 영역이라 불릴 수 있다.
상기 제2 열교환영역(A2)은 공기의 흐름 방향을 기준으로 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b) 사이에 형성될 수 있으며, 프레임(300)의 내부에 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b)은 상기 프레임(300)의 외측인 상부와 하부에 배치될 수 있다.
그에 따라, 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b) 사이에서 유동하는 공기는 상기 상부 발열유닛(200a) 및 상기 하부 발열유닛(200b) 각각에서 발산하는 복사열과 열교환할 수 있다. 상세하게, 상기 상부 발열유닛(200a)의 홀(211)을 통과한 공기는 상기 하부 발열유닛(200b)의 홀(211)을 통과하기 전에 상기 제2 열교환영역(A2)에서 믹싱되면서, 상기 상부 발열유닛(200a)과 상기 하부 발열유닛(200b) 각각에서 발산하는 열과 열교환할 수 있다.
또한, 공기의 흐름 방향을 기준으로 상기 상부 발열유닛(200a)의 홀(211)과 하부 발열유닛(200b)의 홀(211)은 서로 엇갈리게 배치되어 난방 성능을 향상시킬 수 있다. 예컨데, 상기 상부 발열유닛(200a)의 홀(211)과 하부 발열유닛(200b)의 제1 발열부(240)를 일방향(공기의 흐름 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩(중첩)되게 배치하여 상기 상부 발열유닛(200a)의 홀(211)을 통과한 공기가 상기 하부 발열유닛(200b)의 발열부(240, 250)측을 타고 흐르게 함으로써, 상기 제2 열교환영역(A2)에서 상기 공기가 체류하는 시간을 더욱 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 상부 발열유닛(200a)의 제1 발열부(240)는 하부 발열유닛(200b)의 홀(211)과 일방향으로 오버랩되게 배치되어 열복사 성능을 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 난방장치(1)의 난방 효율 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 상부 발열유닛(200a)의 홀(211)과 하부 발열유닛(200b)의 홀(211)의 형상을 상이하게 형성하여 상기 제2 열교환영역(A2)에서 상기 공기가 체류하는 시간을 더욱 증가시킬 수 있다. 예컨데, 상기 하부 발열유닛(200b)의 홀(211)에 돌기와 같은 체류부(미도시)를 형성하여 난류를 유도함으로써, 상기 제2 열교환영역(A2)에서 상기 공기가 체류하는 시간을 더욱 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b)은 상기 제어부에 의해 각각 제어될 수 있다. 예컨데, 상기 제어부는 상부 발열유닛(200a)과 하부 발열유닛(200b) 각각에 인가되는 전원을 제어함으로써 난방 성능을 조절할 수 있다.
상기 하우징(400)은 플로어 덕트(15)에 연통되게 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 하우징(400)은 플로어 덕트(15)를 통해 공급된 공기를 안내할 수 있다. 이때, 상기 하우징(400)은 상기 발열모듈(100)을 향해 공기를 배출할 수 있도록 형성된 개구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징(400)은 플라스틱과 같은 합성 수지 재질을 사출 성형하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 지지부재(500)는 상기 하우징(400)과 발열모듈(100) 사이에 배치되어 상기 발열유닛(200)을 지지할 수 있다.
상기 발열모듈(100)과의 조립성을 고려하여, 상기 지지부재(500)는 제1 지지부재(500a)와 제2 지지부재(500b)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 발열모듈(100)과의 슬라이딩 결합을 위해, 상기 지지부재(500)에는 홈이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 홈은 상기 발열모듈(100)과 상기 지지부재(500) 사이의 결합을 안내할 수 있다.
그리고, 상기 제1 지지부재(500a)와 제2 지지부재(500b) 중 어느 하나에는 홀이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 홀은 상기 발열유닛(200)에 전원을 인가하기 위해 형성될 수 있다.
상기 커버(600)는 상기 발열유닛(200)이 인체 또는 물건과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 커버(600)는 플라스틱과 같은 합성수지재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 커버(600)는 상기 발열모듈(100)의 일측을 덮도록 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 커버(600)는 발열모듈(100)의 일측인 하부측에 배치될 수 있으며, 하우징(400)의 개구측에 결합하여 상기 발열모듈(100)의 이탈을 방지할 수 있다. 예컨데, 상기 커버(600)는 하우징(400)의 측면에 형성된 돌기와 결합하는 후크 등을 이용하여 상기 하우징(400)과 결합할 수 있다.
그리고, 상기 커버(600)는 공기의 토출을 위해 복수 개의 홀이 형성될 수 있다.
도 18은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 19는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 20은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 21은 다른 실시예의 커버가 설치된 실시예에 따른 차량용 난방장치를 나타내는 단면사시도이고, 도 22는 다른 실시예의 커버가 설치된 실시예에 따른 차량용 난방장치의 공기의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 23은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈과 가깝게 배치된 가이드를 나타내는 도면이고, 도 24는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 발열모듈과 소정의 이격거리를 갖도록 배치된 가이드를 나타내는 도면이다. 도 22, 도 23 및 도 24에서 실선의 화살표는 공기의 흐름을 나타낼 수 있다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 상기 커버(600)는 커버 바디(610), 및 상기 커버 바디(610)의 일면에 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 가이드(620)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 가이드(620)가 상호 이격되게 배치됨에 따라, 상기 가이드(620) 사이에는 가이드 홀(630)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 커버(600)는 상기 가이드(620)의 강성을 확보하기 위해 배치되는 복수 개의 리브(640)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 리브(640)는 차폭 방향 또는 상기 제1 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 가이드(620)는 상기 제2 방향으로 배치될 수 있다.
따라서, 복수 개의 상기 가이드(620)와 리브(640)의 배치에 의해 복수 개의 가이드 홀(630)이 형성될 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 홀(630)은 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)을 갖는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 폭(W1)은 상기 가이드 홀(630)의 최단 폭일 수 있으며, 상기 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다. 이때, 상기 최단 폭은 2mm 이상일 수 있다. 바람직하게, 상기 최단 폭은 2mm~7mm의 범위 내에서 형성될 수 있다.
여기서, 가이드 홀(630)이 직사각형 형상으로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 가이드 홀(630)은 외관 및 상기 발열모듈(100)의 홀에 대한 매칭 등을 고려하여, 원형, 타원형 또는 육각형 등 다양한 형상으로 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 가이드 홀(630)이 원형, 타원형 또는 육각형 등 다양한 형상으로 형성되더라도 상기 가이드 홀(630)은 최단 폭을 갖는다.
상기 가이드(620)는 차 실내로 배출되는 공기를 안내할 수 있다. 이때, 복수 개의 상기 가이드(620) 중 일부는 공기 흐름에 대해 소정의 각도(기울기)를 갖도록 배치되어 탑승자에 대한 난방 성능 및 난방 품질을 향상시킬 수 있다.
상세하게, 상기 하우징(400)은 탑승자에 대한 난방 효과를 높이기 위해, 공기가 유입되는 유입구(410)보다 개구가 크게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 하우징(400)의 개구측으로 갈수록 상기 공기의 유속이 감소될 수 있다.
그러나, 이러한 문제를 보완하기 위해, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 하우징(400)의 내면(420)과 상기 발열모듈(100) 사이의 이격 거리(D1), 상기 가이드(620)의 기울기, 및 상기 발열모듈(100)과 상기 가이드(620) 사이의 이격 거리(D2)를 통해 최적화된 풍량 및 풍향을 확보하여 탑승자에 대한 난방을 확보할 수 있다. 여기서, 상기 하우징(400)의 내면(420)과 상기 발열모듈(100) 사이의 이격 거리(D1)는 제1 이격 거리 또는 제1 거리라 불릴 수 있고, 상기 발열모듈(100)과 상기 가이드(620) 사이의 이격 거리(D2)는 제2 이격 거리 또는 제2 거리라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 내면(420)은 상기 하우징의 상부측 내부면일 수 있다.
예컨데, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 유입구(410)에서 멀어질수록, 상기 하우징(400)의 내면(420)에서 상기 발열모듈까지의 이격 거리(D1)가 작아지도록 형성하여 상기 공기의 유속의 감소를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)가 탑승자의 발 중 어느 한쪽에 치우치게 배치되더라도, 상기 가이드(620)는 소정의 각도를 갖도록 배치되어 탑승자의 모든 발에 난방 공기를 제공할 수 있게 한다. 특히, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 하우징(400)의 유입구(410)에서 멀어질수록 상기 가이드(620)의 경사각이 커지도록 형성함으로써, 탑승자의 모든 발에 공기가 용이하게 배출되게 할 수 있다.
또한, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 발열모듈(100)과 상기 가이드(620) 사이의 소정의 이격 거리(D2)를 제공함으로써, 상기 가이드(620)에 의한 풍향 조절 기능을 확보할 수 있게 한다.
이에, 상기 가이드(620)는 기울기가 다른 복수 개의 가이드를 통해 최적화된 난방 효과를 구현할 수 있다.
상기 가이드(620)는 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 제1 가이드(621)와, 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 제2 가이드(622)와, 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 제3 가이드(623)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 가이드(620)는 복수 개의 제1 가이드(621)로 이루어진 제1 그룹(G1). 복수 개의 제2 가이드(622)로 이루어진 제2 그룹(G2) 및 복수 개의 제3 가이드(623)로 이루어진 제3 그룹(G3)을 통해 최적화된 풍향을 형성할 수 있다.
상기 제1 가이드(621)는 상기 발열모듈(100)을 통과한 공기의 흐름 방향, 즉 상하 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 가이드(621)는 상기 유입구(410)의 하부에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 유입구(410)와 상기 제1 가이드(621)는 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제2 가이드(622)와 제3 가이드(623)는 공기의 흐름을 기준으로 소정의 기울기를 갖도록 경사지게 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 가이드(622)는 제1 가이드(621)보다 상기 유입구(410)에서 멀게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 가이드(623)는 상기 제2 가이드(622)보다 상기 유입구(410)에서 더 멀게 배치될 수 있다.
상세하게, 상기 제2 가이드(622)는 상기 제1 가이드(621)에 대해 소정의 제1 경사각(θ1)을 갖도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 가이드(623)는 상기 제1 가이드(621)에 대해 소정의 제2 경사각(θ2)을 갖도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 경사각(θ1)은 제2 경사각(θ2)보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 유입구(410)에서 멀어질수록 상기 가이드(620)의 경사각이 커질 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 가이드(622)와 제3 가이드(623)는 탑승자에게 최적화된 공기의 풍향을 제공할 수 있다.
특히, 상대적으로 상기 제2 가이드(622)보다 기울기가 큰 제3 가이드(623)는 냉기를 많이 느끼는 신체부위측으로 상기 공기의 편중을 구현함으로써, 탑승자에 대한 공조 품질을 향상시킬 수 있다.
도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 커버(600)가 하우징(400)에 배치될 수 있다. 이때, 상기 가이드(620)는 상기 발열모듈(100)과 소정의 제2 이격 거리(D2)를 갖도록 형성될 수 있다.
상세하게, 상기 발열모듈(100)에서 발생하는 열에 의해 상기 가이드(620)가 화상 온도까지 올라가는 것을 방지하거나, 또는 상기 발열모듈(100)의 홀을 통과한 공기가 상기 가이드(620)에 의해 원활하게 안내되어 탑승자에게 토출되도록, 상기 가이드(620)는 상기 발열모듈(100)과 소정의 제2 이격 거리(D2)를 갖도록 배치될 수 있다. 여기서, 상기 발열모듈(100)의 홀은 상기 발열유닛(200)의 홀(211), 또는 상기 발열유닛(200)의 홀(211)에 대응되는 상기 프레임(300)의 홀일 수 있다.
이하, 상기 발열유닛(200)의 홀(211)과 상기 이격 거리(D2)의 배치 관계를 통해 상기 발열모듈(100)의 홀과 상기 제2 이격 거리(D2)의 배치 관계를 살펴보기로 한다.
도 23에 도시된 바와 같이, 상기 가이드(620)가 상기 발열모듈(100)에 너무 가깝게 배치되면, 상기 가이드(620)가 화상 온도까지 올라가는 문제가 있다.
또한, 상기 가이드(620)가 상기 발열모듈(100)에 너무 가깝게 배치되면, 상기 홀(211)을 통과한 공기의 일부가 상기 가이드 홀(630) 중 일부를 통과하지 못하는 문제가 있다. 그에 따라, 상기 가이드(620)가 제 역할을 수행하지 못하게 된다.
따라서, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 이격 거리(D2)에 대한 최적화된 설계 기준으로 제공함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있다.
상세하게, 상기 가이드(620)가 화상 온도까지 올라가는 문제를 해결하기 위해, 상기 가이드(620)는 상기 발열모듈(100)에서 소정의 이격 거리(D2)로 이격되게 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 이격 거리(D2)는 3mm 이상일 수 있다. 여기서, 상기 발열모듈(100)은 기 설정된 온도까지 상승될 수 있다.
이를 전제로 상기 가이드(620)의 공기 안내의 기능을 확보하기 위해, 상기 발열모듈(100)의 홀의 면적과 관련하여 상기 이격 거리(D2)는 아래와 같이 추가적으로 제한될 수 있다.
즉, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 가이드(620)의 화상 온도까지의 온도 상승과 상기 가이드(620)의 기능을 고려하여, 상기 이격 거리(D2)를 제한할 수 있다. 이때, 상기 가이드(620)의 기능은 상기 발열모듈(100)의 홀의 면적과 관계되는바, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 홀의 폭과의 관계를 통해 상기 제2 이격 거리(D2)의 최적화된 범위를 제공한다.
도 8 및 도 24를 참조하면, 상기 발열모듈(100)의 홀은 직사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이를 기초로 상기 발열유닛(200)의 홀(211) 또한 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 홀(211)은 최단 폭(W)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 홀(211)의 최단 폭(W)은 3mm 이상일 수 있다. 바람직하게, 상기 최단 폭(W)은 3mm~20mm의 범위 내에서 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 최단 폭(W)은 4mm~6mm의 범위 내에서 형성될 수 있다. 더욱 더 바람직하게, 상기 최단 폭(W)은 4mm일 수 있다.
한편, 상기 제2 이격 거리(D2)는 상기 홀(211)은 최단 폭(W)과 동일하거나 또는 작게 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 이격 거리(D2)는 상기 홀(211)의 최단 폭(W) 대비 1배 이하일 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 이격 거리(D2)는 상기 홀(211)의 최단 폭(W) 대비 0.15~1배의 범위 내에서 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 이격 거리(D2)는 상기 홀(211)의 최단 폭(W) 대비 0.5~0.75배의 범위 내에서 형성될 수 있다. 더욱 더 바람직하게, 상기 이격 거리(D2)는 상기 홀(211)의 최단 폭(W) 대비 0.75배일 수 있다. 즉, 상기 홀(211)의 최단 폭(W)이 4mm일 때 상기 이격 거리(D2)는 3mm일 수 있으며, 이러한 수치 관계에서 상기 차량용 난방장치(1)는 최적의 난방 품질 등을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 홀(211)의 최단 폭(W)은 상기 가이드 홀(630)의 최단 폭보다 크게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 홀(211)을 통과하는 공기는 상기 가이드(620)에 의해 용이하게 안내되면서도 다양한 방향으로 조절될 수 있다.
도 25는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 커버에 형성된 통풍구를 나타내는 도면으로써, 커버의 또 다른 실시예를 나타낼 수 있다.
도 25를 참조하면, 상기 커버(600)는 커버 바디(610)의 측면에 형성된 통풍구(650)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 통풍구(650)는 통풍 홀이라 불릴 수 있다.
상기 통풍구(650)는 상기 발열모듈(100)과 상기 가이드(620) 사이에 형성된 공간과 연통될 수 있다.
또한, 상기 통풍구(650)는 상기 커버 바디(610)의 일측에 하나가 형성되거나 또는 측면 각각에 다수가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 통풍구(650)는 사각형, 원형, 타원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 통풍구(650)를 통해 풍량을 증대시킬 수 있으며, 풍향의 다양성 또한 확보할 수 있다.
한편, 상기 가이드(620)를 구비하는 상기 차량용 난방장치(1)는 플로어 덕트(15)에 연통되게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 가이드(620)는 공기의 흐름에 대한 저항으로 작용할 수 있기 때문에, 공기를 멀리까지 토출해야하는 상기 공조 유닛(10)의 페이스 벤트나 디프로스 벤트에 배치되는 경우 냉난방 성능을 저하시킬 수 있다.
그러나, 상기 플로어 덕트(15)의 경우 차량의 바닥 또는 탑승자의 발을 향해 공기를 토출하기 때문에 구조상 대상체와의 거리가 상대적으로 작다. 그에 따라, 상기 차량용 난방장치(1)가 상기 플로어 덕트(15)에 설치되더라도 상기 가이드(620)에 의한 공기의 유속 감소보다 난방 성능 및 품질 향상의 실익이 더 크다.
따라서, 상기 가이드(620)를 구비하는 상기 차량용 난방장치(1)는 상기 플로어 덕트(15)에 연통되게 배치될 수 있다.
상기 센서(700)는 상기 발열모듈(100)에 인체 또는 물건이 접근하는 것을 감지할 수 있다. 그에 따라, 상기 센서(700)는 상기 발열모듈에 인가되는 전원을 차단하는 신호를 송출할 수 있다. 그리고, 상기 제어부는 상기 신호를 기반으로 상기 열을 발산하는 발열유닛(200)에 인가되는 전원을 차단할 수 있다. 또는 상기 제어부는 상기 신호를 기반으로 상기 접근을 인지시키는 소리, 광 등을 구현할 수 있다. 따라서, 상기 센서(700)는 안전장치 중 하나로 제공될 수 있다.
여기서, 상기 센서(700)는 인체 또는 사물의 정전용량을 감지하는 센서일 수 있다.
도 26은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 센서의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 26을 참조하면, 상기 센서(700)는 정전용량을 감지하는 감지선일 수 있다. 그리고, 상기 센서(700)는 상기 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 센서(700)가 인체의 접근을 감지하면, 상기 제어부는 열을 발산하도록 상기 발열유닛(200)에 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
상기 센서(700)는 상기 커버(600)의 일측에 배치될 수 있다. 예컨데, 상기 센서(700)는 상기 커버(600)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 센서(700)는 탑승자의 접근을 효과적으로 감지할 수 있다.
도 27 내지 도 29는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 동작 제어를 나타내는 도면으로서, 도 27은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 최대 난방모드를 나타내는 도면이고, 도 28은 실시예에 따른 차량용 난방장치의 마일드 난방모드를 나타내는 도면이고, 도 29는 실시예에 따른 차량용 난방장치의 복사모드를 나타내는 도면이다.
도 27을 참조하면, 공조 유닛(10)의 히터(13), 블로어 유닛(20) 및 상기 차랑용 난방장치(1)의 발열모듈(100)이 온(ON) 상태이기 때문에, 블로어 유닛(20)에 의해 공급되는 공기를 가열할 수 있다. 이때, 상기 플로어 덕트(15)에 배치되는 도어(30)는 열림 상태이다. 여기서, 상기 온(ON) 상태는 각 구성에 전원이 인가되어 동작하는 상태를 의미할 수 있다. 그리고, 공조 유닛(10)의 히터(13), 블로어 유닛(20), 도어(30) 및 상기 차랑용 난방장치(1)의 발열모듈(100)은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
예컨데, 블로어 유닛(20)에 의해 공조 유닛(10)의 내부로 공급된 공기는 히터(13)를 통해 1차로 가열된 후, 상기 차량용 난방장치(1)에서 2차로 가열되어 차량의 실내로 토출될 수 있다. 그에 따라, 상기 차랑용 난방장치(1)의 최대 난방모드시, 차량의 실내는 최대로 난방될 수 있다. 이러한 최대 난방모드의 구동 조건은 외기가 영하 20도 이하의 경우이거나 또는 차량 실내 온도가 15도에 도달할 때까지일 수 있다.
도 28을 참조하면, 블로어 유닛(20) 및 상기 차랑용 난방장치(1)의 발열모듈(100)이 온(ON) 상태로 블로어 유닛(20)에 의해 공급되는 공기를 가열할 수 있다. 이때, 공조 유닛(10)의 히터(13)는 오프(OFF) 상태이고, 상기 플로어 덕트(15)에 배치되는 도어(30)는 열림 상태이다. 여기서, 상기 오프(OFF) 상태는 구성에 전원이 차단되어 동작하지 않는 상태를 의미할 수 있다.
예컨데, 블로어 유닛(20)에 의해 공기는 공조 유닛(10)의 내부와 플로어 덕트(15)를 통해 상기 차량용 난방장치(1)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 공기는 상기 차량용 난방장치(1)에서 가열되어 차량의 실내로 토출될 수 있다. 그에 따라, 상기 차랑용 난방장치(1)의 마일드 난방모드시, 차량의 실내는 난방될 수 있다. 이러한 마일드 난방모드의 구동 조건은 외기가 영상 5~10도의 범위 내에 있거나, 또는 상기 최대 난방모드 후 차량 실내의 온도가 15도에 도달할 때일 수 있다.
도 29를 참조하면, 상기 차랑용 난방장치(1)의 발열모듈(100)은 온(ON) 상태로 복사열을 통해 난방을 수행할 수 있다. 이때, 공조 유닛(10)의 히터(13)와 블로어 유닛(20)은 오프(OFF) 상태이고, 상기 플로어 덕트(15)에 배치되는 도어(30)는 닫힘 상태이다.
예컨데, 블로어 유닛(20)이 동작하지 않고, 상기 도어(30)가 닫힘 상태이기 때문에, 상기 차량용 난방장치(1)로 공기의 공급이 차단될 수 있다. 그에 따라, 상기 차랑용 난방장치(1)의 복사 난방모드시, 차량의 실내는 상기 차랑용 난방장치(1)에 의해서만 난방될 수 있다. 이러한 복사모드의 구동 조건은 차량의 냉간시동시, 영하 20도 이하의 극저온 초기, 차량의 실내 온도가 기 설정된 온도에 도달시, 또는 탑승자의 선택에 의해 구동될 수 있다.
나아가, 상기 차랑용 난방장치(1)의 복사 난방모드시, 상기 발열모듈(100)에 대한 공기의 공급이 차단되어 상기 발열모듈(100)의 온도가 상승하더라도, 상기 차랑용 난방장치(1)는 과열방지 구조가 구현된 발열유닛(200)을 이용하여 상기 발열모듈(100)의 과열을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
1: 차량용 난방장치, 10: 공조 유닛, 15: 플로어 덕트, 20: 블로어 유닛, 30: 도어, 100: 발열모듈, 200: 발열유닛, 210: 바디, 211: 홀, 220: 제1 전극, 230: 제2 전극, 240: 제1 발열부, 250: 제2 발열부, 260: 커버 부재, 300: 프레임, 400: 하우징, 500: 지지부재, 600: 커버, 610: 커버 바디, 620: 가이드, 630: 가이드 홀, 650: 통풍구, 700: 센서

Claims (14)

  1. 공조 유닛에 연결되어 열을 발산하는 차량용 난방장치에 있어서,
    상기 공조 유닛에 연결되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되는 발열모듈; 및
    상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 커버 바디 및 상기 커버 바디를 통과하는 공기를 안내하는 가이드를 포함하고,
    상기 가이드는 상기 발열모듈과 소정의 이격 거리를 갖도록 배치되는 차량용 난방장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 제1 가이드와 제2 가이드를 포함하며,
    상기 제2 가이드는 상기 제1 가이드에 대해 소정의 경사각을 갖도록 배치되는 차량용 난방장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발열모듈은 열을 발산하는 발열유닛; 및 상기 발열유닛을 지지하는 프레임을 포함하고,
    상기 발열유닛은 홀이 형성된 면상의 바디, 상기 바디에 배치되는 제1 전극과 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발열부를 포함하고,
    상기 이격 거리는 상기 홀의 최단 폭(W)과 동일하거나 또는 작게 형성되는 차량용 난방장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이격 거리는 상기 홀의 최단 폭(W) 대비 0.5~0.75배의 범위 내에서 형성되는 차량용 난방장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 홀의 최단 폭(W)은 상기 커버 바디에 형성된 가이드 홀의 최단 폭보다 크게 형성되는 차량용 난방장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 내부로 공기가 유입되게 형성된 유입구를 포함하며,
    상기 제1 가이드보다 상기 유입구에 멀게 배치되는 상기 제2 가이드는 상기 제1 가이드에 대해 소정의 경사각을 갖도록 배치되는 차량용 난방장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유입구에서 멀어질수록, 상기 하우징의 내면에서 상기 발열모듈까지의 거리는 작아지는 것을 특징으로 하는 차량용 난방장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가이드는 상기 유입구와 상하 방향으로 오버랩되게 배치되는 차량용 난방장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 내부로 공기가 유입되게 형성된 유입구를 포함하며,
    상기 유입구에서 멀어질수록 상기 가이드의 경사각이 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 난방장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 제1 폭과 제2 폭을 갖도록 형성된 복수 개의 가이드 홀을 포함하고,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 작은 차량용 난방장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발열모듈은 필름 히터 또는 PTC 히터인 차량용 난방장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 복수 개의 제1 가이드로 이루어진 제1 그룹, 복수 개의 제2 가이드로 이루어진 제2 그룹, 및 복수 개의 제3 가이드로 이루어진 제3 그룹을 포함하며,
    상기 제2 가이드 및 제3 가이드는 상기 제1 가이드에 대해 소정의 경사각을 갖도록 배치되고,
    상기 제2 가이드의 경사각은 상기 제3 가이드의 경사각보다 작은 차량용 난방장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 커버 바디의 측면에 형성된 통풍구를 더 포함하는 차량용 난방장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 공조 유닛의 플로어 덕트에 회동 가능하게 연결되는 차량용 난방장치.
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