운전자 전용 시트공조 장치 및 시트 공조 제어방법{AN AIR CONDITIONING SYSTEM FOR DRIVER'S SEAT AND A CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 운전자 전용 시트공조장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 트럭의 운전자를 위하여 차량의 HAVC와 협조 제어되는 열전소자를 이용하여 연비를 개선하도록 한 운전자 전용 시트공조장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 트럭의 경우에는 상하차를 위해 엔진이 정지된 상태로 운전자가 대기하는 시간이 많으며 이러한 대기시간중에도 더위로 인한 운전자 피로를 덜기 위해 냉방장치의 가동이 필요하다.

트럭은 많은 화물을 적재하고 장거리를 운행하므로 연료비가 많이 소요되고, 이러한 연료비의 절감은 운전자의 수익과도 직결되므로 연비에 특히 민감하게 되며, 이러한 연비절감을 위해 운전자는 자신만을 위한 냉방장치의 가동을 냉방장치의 가동을 주저하게 된다.

이에 따라, 차량의 HAVC에 보조적으로 운전석에 펠티에 효과를 이용한 열전소자를 채용하는 기술이 제안되었다.

이러한 종래 기술의 예로서 한국 공개특허번호 제10-2006-0106507호(2006년10월12일 공개)에는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 앞좌석 공조장치의 송풍기(110)와 차량 시트(100)를 연통시키는 시트 덕트(120)와, 상기 시트 덕트(120)측의 개도를 독립적으로 조절하는 도어(116)와, 그리고 상기 시트 덕트(120)중에 설치되어 유동하는 공기를 열교환시키는 적어도 하나의 열전소자 모듈(130)을 구비하고, 상기 송풍기(110)는, 공조케이스쪽으로 공기를 토출시키는 토출구(112)로부터 분기되는 바이패스통로(114)를 구비하며, 이 바이패스통로(114)에 시트 덕트(120)의 입구가 연결되고, 상기 바이패스통로(114)에 시트 덕트(120)측의 개도를 조절하는 도어(116)가 설치되어 송풍기(110)로부터 차량 시트(100)쪽으로 공기가 선택적으로 송풍될 수 있도록 하고, 상기 차량 시트(100)의 � ��트 쿠션(104) 및 등받이(102)에는, 송풍기(110) 및 시트 덕트(120)를 통하여 송풍되는 공기를 탑승객의 등과 엉덩이 쪽으로 송풍하기 위한 통풍로(106)가 설치되어 있으며, 이 통풍로(106)중에 시트 덕트(120)의 출구가 연결된 구성의 차량용 시트 공조장치가 개시되어 있다.

다른 예로는 본 출원인의 한국 등록특허 제10-1241160호(2013.03.04일 등록)에는 차량의 냉난방 통풍시트 모듈은 하우징을 포함하는 블로워유닛; 상기 하우징 내부에 설치된 케이스와, 이 케이스의 내부공간을 냉기유로와 온기유로로 분할할 수 있도록 상기 케이스에 내장 설치되는 열전반도체소자를 포함하는 열전모듈; 차량의 냉난방 통풍시트의 냉방모드 실행시, 상기 냉기유로와 온기유로의 온도차에 의해 발생된 응축수의 흡수량을 최대화할 수 있도록 상기 열전모듈의 일측에 연결 설치되되 굴곡부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 차량의 냉난방 통풍시트 모듈이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래 특허기술들에서는 시트 덕트에 열전소자가 설치되어 있어 열전소자에서 수분이 응축되어 생성되는 응축수에 의한 덕트 손상을 방지하기 위한 응축수 제거 구조를 덕트에 구비해야 하는 구조상의 어려움이 있고, HAVC의 송풍기에 의해 송풍되는 공기를 열전소자가 가열 또는 냉각하는 구조로 에어컨장치의 작동시에만 사용할 수 있는 점에서 트럭의 엔진이 꺼진 상태에서 열전소자만 단독으로 사용하여 운전자 시트를 냉방할 수 없는 문제점들이 있었다.

또한, 엔진 오프시 주공조의 HVAC를 이용한 냉방을 이용할 수 없고 별도로 트럭 캐빈의 선루프 위치에 무시동 에어컨을 장착해야 하므로 선루프를 탑재할 수 없고, 특허 대형 트럭에서 무시동 에어컨의 경우 운전석과의 거리가 멀어 에너지 손실이 크게 발생하게 된다. 예를들어, 외부온도가 35℃일 때, 무시동 에어컨의 경우 캡 전체를 냉방하기 위해 토출공기가 19℃가 되기 위해, 운전자 위치에서는 약 25℃로 많은 에너지가 손실되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 트럭의 엔진이 작동중일 때에는 기존의 HVAC를 통해 운전자에게 냉기를 공급하는 한편 엔진이 오프된 상태에서는 열전소자를 이용하여 운전자로 냉기를 공급하도록 HVAC와 연계 제어되는 운전자 전용 시트공조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 운전자 전용 시트공조장치의 열전소자를 HVAC와 연계제어하여 운전자 시트에 냉기를 선택적으로 공급하는 운전자 전용 시트공조제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 운전자 전용 시트공조장치는 운전자용 캡 내부에 설치된 에바코어와 블로어;

상기 블로어에 의해 송풍되는 냉기를 팔걸이, 시트부, 등받이부 및 그 등받이의 목부분을 통해 운전자 시트에 근접 공급하도록 연장된 덕트;

흡열면을 냉각수가 통과하게 하여 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 열교환부에서 블로어에 의해 공급되는 공기가 냉각된 다음 덕트를 통해 운전자 시트로 공급되며, 발열면이 라디에이터와 접촉되어 방열되어 냉기를 생성하고, 차량의 에어컨과 공조하여 제어되는 열전소자;

상기 열전소자에 의해 생성된 냉기를 상기 덕트를 통해 팔걸이, 시트부, 등받이부 및 그 등받이의 목부분을 통해 선택적으로 공급하도록 내부에 구비한 분배기;

상기 분배기를 통해 냉기를 시트의 팔걸이, 시트부, 등받이부 및 목부분으로 선택적으로 공급하도록 모드 선택 버튼을 포함하여 구성된다.

상기 운전자 시트의 각부분들은 팔걸이, 시트부, 등받이부 및 목부분을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 덕트는 시트의 등받이 배면측에서 시트부와 등받이부에 형성된 배출구들로 연통되게 연장된 덕트와, 팔걸이에 형성된 배출구에 연통되게 연장된 덕트와, 헤드레스트부의 목부분의 위치에 형성된 배출구로 연통되게 연장된 덕트를 포함한다.

상기 분배기는 상기 덕트들을 선택적으로 개폐하도록 모터에 의해 제어되는 플랩을 내부에 포함하며, 상기 플랩은 시트부와 등받이부의 배출구들로 연통된 덕트와로 개방하여 냉기를 공급하는 '전도'모드와, 상기한 덕트와 함께 팔걸이의 배출구에 연통된 덕트와 목부분의 배출구로 연통된 덕트를 모두 개방하여 냉기를 공급하는 '전도+대류' 모드 및 팔걸이의 배출구에 연통된 덕트와 목부분의 배출구에 연통된 덕트를 개방하여 냉기를 공급하는 '대류'모드로 위치가 제어된다.

상기 에바코어와 블로어는 캡 내부에 설치되고 그로부터 사물함을 통과한 덕트가 시트에 장착된 덕트와 연결되는 부분에는 운전자의 위치 조정을 위해 시트를 전후로 이동할 수 있도록 하기 위하여 자바라식의 연결부가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 운전자 전용 시트공조 제어방법은,

덕트를 통해 운전자 시트로 냉기를 공급하도록 냉기를 생성하는 열전시스템과 에어컨을 구비하여 운전자 전용의 시트 냉방을 제어하는 운전자 전용 시트 공조 제어방법에 있어서,

열전시스템이 작동하며(단계(S1)), 엔진의 가동 여부를 확인하여(단계(S3)), 엔진이 오프 상태에서는 상기 열전시스템에 의해서만 운전자 시트로 냉기를 공급하고(단계(S4)), 엔진이 온 상태에서만 에어컨을 가동하되(단계(S10)) 에코모드의 작동 여부를 확인하여(단계(S11)) 에코모드의 온시에 엔진 출력의 부족 여부(단계(S20))에 따라 그리고 실내 온도를 측정하여(단계(S30)) 그 측정온도에 따라 상기 에어컨 가동 여부를 자동제어하고 에코모드 오프시에는 상기 열전시스템에 의해 운전자 시트로 냉기를 공급하도록(단계(S12)) 제어된다.

엔진이 오프 상태에서의 단계(S4)에서, 상기 열전시스템은 운전자 시트부와 등받이부로 연통된 덕트와 함께 팔걸이에 연통된 덕트와 목부분으로 연통된 덕트를 모두 개방하여 냉기를 공급하는 '전도+대류'모드로 가동하도록 제어된다.

상기 단계(S12)에서, 상기 열전시스템은 시트부와 등받이부로 연통된 덕트로 냉기를 공급하는 '전도'모드로 가동하도록 제어된다.

상기 단계(S20)에서 엔진 출력이 부족한 경우, 에어컨이 오프되고(단계(S21)), 단계(S22)에서 엔진 출력이 정상으로 된 것이 확인될 때 에어컨이 온되며(단계(S23)), 엔진 출력이 부족한 경우 에어컨 오프 상태를 유지하도록 제어될 수 있다.

상기 단계(S30)에서 실내온도나 시트 접촉부의 측정 온도가 미리 설정된 설정온도 보다 낮은 경우 에어컨은 오프되고(단계(S31)) 상기 측정온도가 미리 설정된 온도 보다 높은 경우 에어컨을 가동시키고(단계(S32)) 상기 엔진이 온 상태인지를 확인하는 단계(S10) 앞으로 복귀하도록 제어될 수 있다.

운전자가 상기 단계(S4)에서 선택된 통풍 방향의 모드 선택을 '전도', '대류' 및 '대류+전도' 모드들중에서 변경하는 단계(S5)를 더 포함할 수 있다.

상기 단계(S5)에 이어서 에코모드 가동 여부를 확인하는 단계(S6)를 더 포함하며, 에코모드가 가동된 경우 상기 단계(S20)에서 엔진 출력의 부족 여부를 확인하도록 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 운전자 전용 시트 공조방법 및 장치에서, 트럭이나 트레일러와 같이 시동을 오프한 상태로 운전자가 대기하는 시간이 긴 경우에 대하여, 열전소자에 의해 생성된 냉기를 운전자 시트의 시트부, 등받이부, 팔걸이부 및 목부분으로 선택적으로 공급하여 운전자 편의성을 향상하고, 종래 별도의 무시동 에어컨을 구비해야 하는 비용부담을 덜 수 있으며, 차량에 구비된 통상의 에어컨과 연계하여 열전소자가 보조적으로 작동하도록 하여 엔진출력부족시 에어컨을 끈 상태로도 최소한의 공조를 제공하여 에어컨 구동에 의한 연료소모를 절감할 수 있고, 에너지 효율적인 효과가 있다.

도 1은 종래 차량용 시트 공조장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 트럭의 운전자 전용 시트공조장치의 개략적인 구성을 보여주는 사시도.
도 3은 도 2의 운전자 전용 시트 공조장치의 구성을 보여주는 측면도.
도 4는 도 2의 트럭의 운전자 전용 시트공조장치의 덕트출구가 시트 정면부에 제공된 상태를 보여주는 시트의 사시도.
도 5는 도 2의 시트공조장치의 시트 배면측에 제공된 덕트 배치구성을 보여주는 사시도.
도 6, 7 및 8은 도 2의 운전자 전용 시트 공조장치의 덕트와 HVAC 덕트를 운전자 시트에 제공된 덕트로 선택적으로 연통시켜 냉기를 공급하도록 하는 분배기의 동작 상태도.
도 9는 본 발명에 따라 HVAC와 운전자 전용 시트공조장치를 연계제어하여 운전자 전용 시트 공조방법의 흐름도.

이하에서는 본 발명에 의한 운전자 전용 시트공조방법과 그에 의한 시트공조장치에 대한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2와 3에 개략적으로 도시된 본 발명에 의한 운전자 전용 시트 공조장치는 에바코어(1)와 블로어(2), 상기 블로어에 의해 송풍되는 냉기를 공급하기 위해 운전자 시트의 팔걸이(4), 시트부(5) 및 등받이부(6)로 연장된 덕트를 포함한다.

도면에서 개략적으로 표시된 열전소자와 라디에이터 조립체(3)가 트럭의 캡 외부에 배치되어 있으며, 흡열면과 발열면을 갖는 열전소자에서 흡열면을 냉각수가 통과하게 하고, 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 열교환부에서 차량 실내 또는 외기에서 블로어(2)에 의해 공급되는 공기와 열교환되도록 한다. 또한, 이 열교환에 의해 냉각된 공기가 덕트를 통해 운전자 시트로 공급되고, 상기 열전소자의 발열면은 라디에이터와 접촉되게 하여 방열되게 함으로써 냉각효율이 향상되게 한다. 이러한 열전소자를 이용한 냉각구조 자체는 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 에바코어(1)와 블로어(2)는 트럭의 캡내에 설치하고, 열전소자와 라디에이터 조립체(3)는 캡 외부에 설치되어 덕트가 상기 열전소자와 라디에이터 조립체로부터 트럭 베드 하단의 사물함(10) 밑을 통과하여 시트(9)로 설치되어 소음과 진동이 실내로 유입되는 것을 차단하고 라디에이터의 열기가 실내로 유입되는 것을 차단하도록 되어 있다.

상기 사물함(10)을 통과한 덕트(11)가 시트(9)에 장착된 덕트와 연결되는 부분에는 운전자의 위치 조정을 위해 시트를 전후로 이동할 수 있도록 하기 위하여 자바라식의 연결부로 연결된다.

도 4 내 8에 있어서,시트(9)의 등받이 배면측에는 분배기(15)가 제공되고, 상기 분배기(15)는 내부에 플랩(16)을 구비하고, 상기 플랩은 본 발명의 운전자 전용 시트 공조장치의 열전소자에 의해 생성된 냉기를 운전자 시트의 시트부, 등받이부, 팔걸이부 등으로 연장된 덕트들을 통해 선택적으로 공급할 수 있게 개폐하도록 3위치로 모터에 의해 제어될 수 있다.

즉, 상기 시트(9)의 등받이 배면측에는 시트부(5)와 등받이부(6)에 형성된 배출구(17, 18)들로 연통되는 덕트(19,19')와, 팔걸이(4)에 형성된 배출구(20)에 연통되는 덕트(21)와 헤드레스트부(22)의 목부분의 위치에 형성된 배출구(23)로 연통되는 덕트(24)가 배치되어 있다. 상기 분배기(15)는 플랩(16)에 의해 상기 덕트(19,19',21,24)들을 선택적으로 개폐하도록 모터에 의해 제어된다. 상기 덕트(19,19')는 냉기를 시트부(5)와 등받이부(6)로의 배출구(17,18)들로 공급하며, 덕트(21)는 팔걸이의 배출구(20)로 냉기를 공급하며, 덕트(24)는 헤드레스트의 목부분에 위치한 배출구(23)로 냉기를 공급한다.

도 6, 7 및 8은 도 2의 운전자 전용 시트 공조장치의 덕트를 통해 HVAC의 냉기와 본 발명의 운전자 전용 시트 공조장치의 에바코어에 의해 공급되는 냉기를 선택적으로 공급하도록 분배기내에 배치된 플랩이 모터에 의해 제어되는 작동 위치를 보여준다.

도 6의 위치에서는 플랩(16)이 도면에서 우측을 막고 좌측을 개방하여 시트부(5)와 등받이부(6)의 배출구(17,18)들로 연통된 덕트(19,19')로 개방하여 냉기가 공급되며 이러한 모드를 '전도'모드라 한다. 도 7의 위치에서는 상기한 덕트(19,19')와 함께 팔걸이(4)의 배출구(20)에 연통된 덕트(21)와 목부분의 배출구(23)로 연통된 덕트(24)를 모두 개방하여 냉기를 공급하며, 이러한 모드를 '전도+대류' 모드라 한다. 도 8의 위치에서는 팔걸이의 배출구(20)에 연통된 덕트(21)와 목부분의 배출구(23)에 연통된 덕트(24)를 개방하여 냉기를 공급하며, 이러한 모드를 '대류'모드라 한다.

도면에 도시하지 않았지만, 시트 접촉부와 실내 온도를 측정하기 위하여 온도센서를 구비하며, 엔진출력은 통상적으로 이용되는 예를들어 토크미터나 토크 측정 센서를 통해 측정될 수 있다.

상기한 에바코어(1)에 의해 공급되는 냉기는, HVAC에 의해 공급되는 냉기 온도보다 낮을 필요는 없으며, 주변의 외기 온도 보다 약 4~8℃ 정도의 낮은 온도로 공급되며, 이 정도의 외기와의 온도차로도 운전자는 충분히 시원함을 느낄 수 있으므로 본 발명의 운전자 전용 시트 공조장치의 운전에 필요한 에너지를 절약할 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 트럭의 운전자 전용 시트 공조장치를 HVAC와 연계 제어하는 운전자 전용 시트공조방법을 보여준다.

본 발명에 따른 운전자 전용 시트 공조장치는 운전자가 시작(START) 버튼을 눌러 작동되며, 단계(S1)에서 열전소자가 작동하며, 단계(S2)에서 시트 접촉부와 실내 온도를 측정한다.

그런 다음, 단계(S3)에서 엔진이 온 상태인지를 판단하여, 엔진이 오프 상태인 경우 단계(S4)에서 분배기의 플랩을 대류+전도 모드로 작동시켜 열전소자에 의해 생성된 냉각된 공기흐름이 시트부와 등받이부, 팔걸이부 및 목부분으로 향하도록 한다. 운전자는 상기 단계(S4)에서 선택된 통풍 방향의 모드 선택을 변경할 수 있다(단계(S5)). 그런 다음, 단계(S6)에서 에코모드인지를 확인하여 에코모드가 아닌 경우에는 종료한다. 상기 에코모드는 열전소자가 에어컨과 공조 작동하여 에어컨 가동에 따른 연료소비를 감소시키도록 하도록 하는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

상기 단계(S3)에서 엔진이 온 상태이면, 단계(S10)에서 에어컨이 온 상태인지를 판단하고, 에어컨이 오프 상태이면 단계(S4) 앞으로 연결되어 후속적인 단계들을 진행하게 되며, 에어컨이 온 상태이면 단계(S11)에서 에코 모드인지를 확인하여 에코 모드가 아니면 단계(S12)에서 분배기의 플랩을 전도모드로 제어되어 시트부와 등받이부로 냉기가 유동하도록 된 다음 통풍모드를 선택하는 단계(S5) 앞으로 연결된다.

상기 단계(S11)에서 에코 모드로 판단되면, 단계(S20)에서 오르막길 진입시의 경우와 같이 엔진 출력이 부족한지 여부를 판단하고, 출력이 부족한 것으로 판단되면, 단계(S21)에서 에어컨을 오프시킨 다음 단계(S22)에서 엔진 출력을 체크하여 엔진출력이 정상인지 여부를 확인하여 엔진 출력이 부족한 경우에는 상기 단계(S21) 앞으로 복귀하여 단계(S21, S22)를 반복하여 수행하고, 엔진 출력이 정상으로 확인되면 단계(S23)에서 에어컨을 다시 가동시킨다.

상기 단계(S20)에서 엔진 출력이 부족하지 않은, 즉 정상인 경우에는 실내온도를 측정하고, 그 측정된 실내 온도값과 미리 설정된 설정온도와 비교하여(단계(S30)) 측정온도가 설정온도 보다 낮은 경우에는 단계(S31)에서 에어컨을 오프시키고, 상기 측정온도가 설정온도보다 높으면 에어컨을 작동시킨다(S32). 상기 단계(S31, S32)들에 이어서 엔진이 온 상태인지를 확인하는 단계(S10) 앞으로 복귀되어 단계(S10-S31,S32)를 반복하여 수행한다.

본 발명에 따른 운전자 전용 시트공조장치를 종료하는 것은 시작(START) 버튼(30)을 다시 누름으로써 종료되며, 풀랩의 방향을 제어함으로써 수행되는 통풍 모드 선택은 시작 버튼 옆에 배치되는 통풍모드 선택 버튼(31)으로 수행되며, 상하 화살표 방향은 바람 세기의 증가 또는 감소를 위한 것이고, 좌우 화살표 방향에서 우측방향으로 한번 누를 때마다 디스플레이에 표시되는 '에코모드', '전도', '대류' 및 '대류+전도' 모드들이 순서대로 차례로 표시되고, 좌측방향의 화살표를 누를때는 상기한 모드 순서를 반대로 표시하며, 선택된 모드에서 버튼 중앙부를 누름으로써 모드가 선택된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 운전자 전용 시트공조장치 및 그 제어방법은 트럭이나 트레일러와 같이 운전자가 시동을 끈 상태로 대기하는 경우가 많은 차량에서, 대기중인 동안에도 운전자 시트부와 등받이부 및 팔걸이부등을 통해 열전소자에 의해 생성된 냉기를 운전자 시트에 근접 공급하여 운전자에게 청량감을 주도록 함으로써 피곤을 덜게 하는 한편, 엔진을 작동시킨 상태에서는 에코모드에서 에어컨과 열전소자를 공조하게 하여 엔진 출력 상태에 따라 자동으로 에어컨이 온오프 제어되게 하고, 보조적으로 열전소자에 의한 냉기를 근접하여 공급함으로써 운전자 냉방을 위한 에어컨 구동 시간을 줄이고, 에어컨 가동에 따른 연료소비를 최소화할 수 있게 하여 연료소비량을 저감시키고, 종래 고비용의 무시동 에어컨을 설치할 필요가 � ��어 원가절감 및 캡의 중량 저감 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 트럭이나 트레일러와 같이 시동을 끈 상태로 대기시간이 많은 차량의 운전자 냉방을 위해 기존의 에어컨과 공조하여 작동하도록 이용될 수 있다.

1 : 에바코어 2 : 블로어
4 : 팔걸이 5 : 시트부
6 : 등받이부 9 : 시트
15 : 분배기 16 : 플랩
17,18,20,23 : 배출구
19, 21, 24 : 덕트 22 : 헤드레스트부