KR20070004659A - 온도 센서 및 차량 내부 기후 조절을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 차량 에어컨 장치에서 내부 온도 측정을 위한 온도 센서에 관한 것이다. 온도 센서(1)는 온도 감응성 센서 부재(21) 및 센서 부재(21)와의 전기적 연결을 구축하기 위한 연결 부재를 포함하며, 연결 부재가 유연한 호일(20)에 부착된 스트립 도체(23)로서 형성된다. 이러한 연결 부재의 형태로 인해 매우 적은 열량만이 열전도에 의해 연결 부재를 거쳐 센서 부재(21)로 전달되며 이로써 측정값 왜곡이 상당히 억제된다.

Description

온도 센서 및 차량 내부 기후 조절을 위한 장치{TEMPERATURE SENSOR AND ARRANGEMENT FOR REGULATING THE CLIMATE IN THE INTERIOR OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 온도 감응성 센서 부재 및 센서 부재와 전기적으로 연결하기 위한 연결 부재를 구비한 온도 센서 및 그러한 온도 센서를 구비한 차량 내부의 기후 조절 장치에 관한 것이다.

차량 에어컨 장치용 제어 조작기에는 실제 상태를 측정하기 위한 복수의 센서가 사용된다. 예로서 내부 온도, 외부 온도 및 내부로 유입된 공기의 송풍 온도를 측정하기 위한 센서 및 태양 센서를 들 수 있다. 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서는 대개 커버된 상태에서 제어 조작기에 배치된다. 하지만 내부 온도를 정확하게 측정하기 위해, 이러한 배치에는 차량 내부에서부터 공기를 흡입하고 온도 센서를 통과시키는 흡기팬이 사용된다. 원칙적으로 이런 배치는 과거에 널리 사용되었지만, 흡기팬의 고장을 조기에 감지하여 안정적 기능을 보장하기 위해 흡기팬의 구동 상태를 지속적으로 감시해야 한다. 또한 흡기팬에 의해 발생하는 소음이 간혹 불편하게 여겨진다.

전술한 이유에서 흡기팬이 사용되지 않는 소위 비통풍식 온도 센서를 구현하기 위한 노력이 지속적으로 전개되었다. 독일 특허 DE 100 56 694 C2에는 차량에서 의 비통풍식 온도 센서 장치가 공개되어 있는데, 이 특허에서는 센서 시스템이 서모파일 부재(thermopile element) 및 서모파일 부재에 포함된 온도 기준 부재(temperature reference element)를 포함한다. 서모파일 부재는 차량의 승객실에 있는 하나 또는 복수의 물체에서 방출하는 복사열을 감지한다. 서모파일 부재 및 온도 기준 부재에서 발생된 측정 신호는 차량 에어컨 장치의 제어 시스템에 전달된다. 온도 기준 부재의 측정 신호는 기준 신호로서 서모파일 부재의 측정값에서 온도 신호를 측정하기 위해 사용된다. 또한 온도 기준 부재는 열전도 부재와 열전도성으로 연결되어 있고, 이 열전도 부재는 다시 차량 승객실과 밀접한 열 접촉을 가지므로, 온도 기준 부재의 측정 신호가 승객실 내부 온도에 거의 비례한다.

유럽 특허 EP 1 195 275 A1에는 비통풍식 온도 센서의 다른 실시 형태가 공개되어 있다. 이 특허에 공개된 차량 실내 온도 측정 장치는 차량 내부의 뒤에 접하는 측벽에 배치되는 온도 센서 및 처리 장치를 포함한다. 처리 장치는 온도 센서로부터 측정 신호를 수신하고 차량 내부의 온도를 대표하는 출력 신호를 발생시킨다. 또한 이 장치는 차량 내부 측벽에 인접한 구역에서 내부의 공기 온도를 측정하기 위한 열전달 부재를 포함하며, 열전달 부재는 온도 센서와 열전도 접촉을 가지며 개구를 관통하여 확장하기 위해 측벽에 제공된다.

또한 공개되지 않은 독일 특허 출원 103 16 010.8에는 내장된 온도 센서 및 내부 온도 측정을 위한 장치가 공개되어 있는데, 이 특허에서는 온도 센서 및 적외선 센서가 공동의 서포트 부재에 배치되며 적외선 센서 및 서포트 부재가 고상체로서 실시된 하우징에 매립된다.

또한 차량 내부 온도 측정을 위한 비통풍식 온도 센서도 승객실에서 보이지 않아야 하며 따라서 덮인 상태로 배치되어야 한다. 하지만 이러한 경우에는, 예를 들어 조절기에서 발생하는 열이 온도 센서에 작용하거나 또는 일반적으로 표현하자면 온도 센서가 배치되어 있는 제어 조절기의 열이 내부 온도와 편차를 가짐으로 인하여, 측정값 왜곡의 문제점이 나타난다.

따라서 본 발명의 목적은, 제어 조절기의 온도로 인한 측정값 왜곡이 없거나 또는 측정값 왜곡이 단지 매우 경미한 정도로만 나타나며 또한 간단하고 저비용으로 구성되고 간단한 장착이 가능한 온도 센서를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 그러한 유형의 온도 센서를 구비한, 차량 내부의 기후 조절을 위한 장치를 제공하는 것이다.

제1 목적은 청구항 1의 특징을 포함하는 온도 센서를 통해 달성된다. 온도 감응성 센서 부재의 연결 부재를 유연한 호일에 부착된 스트립 도체로서 형성함으로써 연결 부재는 연결 와이어에 비해 현저히 작은 횡단면적을 갖는다. 매우 작은 횡단면적으로 인해 스트립 도체는 높은 열저항을 가지므로 센서 부재로의 제어 조절기의 열의 전달이 매우 적게 유지된다. 또한 유연한 호일은 조립이 용이하다는 이점을 갖는다. 온도 센서 측정 신호의 처리 및 에어컨 제어 장치의 제어 또는 조절 신호의 발생이 이루어지는 강성 기판과 온도 감응성 센서 부재의 설치 위치 사이의 공차는 간단한 방식으로 조정될 수 있다.

바람직한 실시 형태에서는 비배선식 센서 부재로서 센서 부재는 연결 부재가 부착되는 동일한 유연한 호일 위에 부착되며, 그와 직접 연결된다. 이러한 실시 형태에서는 배선식 센서 부재의 사용이 완전히 배제된다. 따라서 이러한 유형의 온도 센서는 유연한 호일에 센서 부재 및 스트립 도체의 부착함으로써 저렴하게 제조할 수 있다. 특히 센서 부재는 온도 반응성 저항기 및/또는 적외선 센서로 형성되며, 특히 바람직한 실시 형태에서는 센서 부재가 온도 반응성 저항기 뿐 아니라 적외선 센서도 포함한다. 온도 반응성 저항기는 저렴한 비용으로 박막으로서 호일에 부착될 수 있다. 적외선 센서는 특히 반도체 센서 칩으로서 실시될 수 있다. 배선식 연결 부재가 전혀 사용되지 않음으로 연결 부재를 통한 바람직하지 않은 열전달이 상당히 억제된다.

보호를 위해 센서 부재는 커버를 포함할 수 있다. 특히 센서 부재가 적외선 센서를 포함하는 실시 형태에서는, 커버가 가시 스펙트럼 영역에서 비투과성으로 형성되고 적외선 스펙트럼 영역에서는 투과성으로 형성될 수 있다. 적외선 센서는 태양 센서로서 차량 내부로 조사되는 태양광 측정에 사용될 수 있다.

본 발명의 특별한 실시 형태에서는 스트립 도체가 센서 부재에 이격된 단부에서 특히 플러그 결합을 위한 접촉부보다 넓게 형성된다. 이로써 스트립 도체의 횡단면은 강성 프린트 기판과의 용이한 연결을 위해 단부에서 증가한다. 이 단부가 연결 부재의 전체 길이를 기준으로 스트립 도체의 상대적으로 작은 구역에 해당하므로, 이러한 유형의 횡단면 증가는 센서 부재로의 바람직하지 않은 열전달에 부정적 영향을 미치지 않는다.

접촉부를 포함하는 이 단부에서 호일이 강화되게 형성되면, 이를 통해 강성 프린트 기판과의 전기적 결합, 특히 플러그 결합의 구축이 용이해진다.

바람직하게도 본 발명에 따른 온도 센서는 차량 내부의 기후 조절을 위한 장치에서 차량 내부 온도를 대표하는 측정값을 발생시키기 위해 사용할 수 있다. 특히 온도 센서는, 그가 차량 내부에 접하는 측벽에서 개구를 관통하여 또는 개구로 돌출되도록 배치된다.

바람직한 실시 형태에서는, 장치가 계기 패널 또는 중앙 콘솔에 배치되며 조작 부재를 갖는 프런트 패널을 포함하며, 프런트 패널 또는 조작 부재의 하나에는 개구가 존재하는데, 온도 센서의 온도 프로브가 이 개구를 관통하여 또는 이 개구로 돌출되며, 장치는 전자 부품을 구비한, 프런트 패널 뒤에 배치된 강성 프린트 기판을 포함하고, 이 프린트 기판과 온도 센서의 연결 부재가 전기 전도성으로 결합되어 있다.

특별한 실시 형태에서는, 센서 부재가 불량한 열 전도성 재료, 특히 합성수지로 이루어진 스페이서 부재에서 강성 프린트 기판과 일정한 간격으로 고정되며, 스페이서 부재는 강성 프린트 기판에서 지지된다. 특히 스페이서 부재는 중공체로서 형성된다. 이는, 스페이서 부재 자체가 단지 작은 재료 횡단면적으로 가지며 이로써 높은 열전도 저항을 갖는다. 중공체로서의 스페이서 부재의 형성을 통해 스페이서 부재의 내부에는 잘 알려진 바와 같이 불량한 열전도성을 갖는 공기가 존재한다. 특히 스페이서 부재는 중공 실린더 또는 중공 테이퍼로서 형성될 수 있다. 또한 중공 공간이 분할되어 있어, 각각 공기로 채워진 챔버가 나타난다.

또한 센서 부재로의 열전도를 방지하기 위해 스페이서 부재가 단지 점으로 서로 결합된 두 개 또는 그 이상의 부분 구역을 포함할 수 있다. 이렇게 함으로써 특히 작은 횡단면적을 갖는 구역이 나타나는데, 이는 바람직하지 않은 열전도를 억제한다.

온도 센서의 연결 부재가 플러그 결합을 통해 강성 프린트 기판과 전기 전도성으로 결합되는 경우, 매우 간단한 조립성이 나타난다.

다른 실시 형태에서는 측정된 내부 온도에 대한 수정값을 결정하기 위한 다른 온도 센서 및 측정된 내부 온도의 수정 및 수정값 결정을 위한 수정 장치가 강성 프린트 기판 위에 존재한다. 에어컨 제어기에서부터 온도 센서로의 아직 존재하는 열 유입이 이러한 방식으로 보상될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예 및 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 1은 본 발명에 따른 온도 센서이다.

도 2는 제어 조작기에서의 본 발명에 따른 온도 센서의 배치를 나타낸다.

도 3은 온도 센서와 함께 사용되는 스페이서 부재를 나타낸다.

도 4는 차량 에어컨 장치의 개략도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 기후 조절 장치가 사용되는, 차량 에어컨 및 통풍 장치의 주요 부품을 나타낸다. 외기 도어(fresh air door)(2)를 통해 외기가 차량 주변에서 차량으로 자체 흡입된다. 외기 도어(2)의 위치는 조합형 제어 조작기(7)에 의해 출력되는 전기 신호에 따라 서보 모터(13)를 통해 제어된다. 조합형 제어 조작기(7)의 전기 신호에 따라 서보 모터(14)를 통해 구동되는 내기순환 도어(recirculation door)(3)를 통해 차량 내부(15)에서 공기가 흡입될 수 있다. 팬(4)을 통해 내기 및 외기가 차량 내부(15)로 운반된다. 공기는 차량 내부(15)의 경로에서 냉각 장치의 증발기(6) 및 경우에 따라서 온도 도어(9)의 위치에 따라서 열교환기(8)를 통과한다. 히팅 모드에서는 공기가 열교환기(8)를 통해 가열된다. 경우에 따라 냉각된 또는 가열된 공기가 통풍구(10)를 통해 차량 내부(15)로 공급된다. 이때 공기 분배는 공기 분배 도어(11)를 통해 조절할 수 있다. 복수의 센서들이 에어컨 장치를 위한 실제값을 제공한다. 도 4에는 이런 센서들 중에서 단지 내부 온도 센서(1) 만 도시되어 있다. 목표값은 제어 조작기(7)에 부착된 조작 부재를 통해 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 센서(1)의 실시예를 나타낸다. 온도 센서(1)는 유연한 호일(20)을 포함하는데, 이 호일에는 온도 감응 센서 부재로서 온도에 반응하는 저항기(21) 및 적외선 센서(22)가 부착되어 있다. 온도에 반응하는 저항기(21)는 배선되지 않은 부품으로서 박막 기술을 통해 호일(20)에 부착된다. 호일(20)에 부착된 스트립 도체(strip conductor)(23)는 온도에 반응하는 저항기(21) 및 적외선 센서(22)와의 전기적 연결을 구축하기 위한 연결 부재로서 기능한다. 스트립 도체(23)의 폭 및 두께는 그 길이에 비해 상당히 작다. 스트립 도체의 길이는 몇 센티미터에 달하는 반면, 스트립 도체(23)의 폭은 예를 들어 단지 약 10 ㎛이다. 그 결과로 나타나는 매우 좁은 스트립 도체(23) 횡단면으로 인해 스트립 도 체(23)를 거쳐 온도 반응성 저항기(21) 및 적외선 센서(22)에 전달되는 열전달이 현저하게 억제된다.

스트립 도체(23)는 온도 반응성 저항기(21)에서 이격된 단부에서 접촉부(25)보다 넓게 형성된다. 또한 단부(24)에서는 유연한 호일(20)이 강화된다. 이는 예를 들어 경우에 따라서는 더 두꺼운, 하나 또는 복수의 다른 호일을 단부(24)에 부착함으로써 달성될 수 있다. 단부(24)에서 확장된 접촉부(25)로서의 스트립 도체(23)의 형성 및 단부(24)에서의 호일(20)의 강화를 통해 접촉부(25)를 구비한 단부(24)는 플러그 결합에 적합하다.

보호를 위해 온도 반응성 저항기(21) 및 적외선 센서(22)에는 도면에 도시하지 않은 플라스틱 커버가 부착되는데, 이 플라스틱 커버는 또한 주광(daylight)에 대한 차단 필터로서 기능하지만 적외선 스펙트럼 영역의 빛은 투과시킨다. 이로써 주광은 적외선 센서(22)에 투과되지 않는다. 또한 유연한 호일(20)은 온도 반응성 저항기(21) 및 적외선 센서(22)가 배치된 구역(28)에서 마찬가지로 강화된다.

도 2는 제어 조작기(7)에 대한 개략적 단면도를 나타낸다. 제어 조작기(7)는, 차량 내부(15)에 대향하며 도면에 도시하지 않은 알려진 방식의 조작 부재를 구비한 프런트 패널(front panel)(26)을 포함한다. 프런트 패널(26)은 개구(27)를 포함하며, 이 개구에는 온도 센서(1)가 차량 내부(15) 대향하는 프런트 패널(26) 측면에까지 돌출되어 있다. 개구(27)는 가시 스펙트럼 영역에서는 비투과성이고 적외선 스펙트럼 영역에서는 투과성인 얇은 호일(38)을 통해 차량 내부(15)에 대해 밀폐될 수 있으며, 이로써 차량 탑승객에게 온도 센서(1)가 보이지 않게 된다. 온 도 감응성 센서 부재를 포함하는 온도 센서(1) 구역(28)(도 1)은 중공체로서 형성된 스페이서 부재(29)에 배치된다. 스페이서 부재(29)는 강성의 프린트 기판(30)에서 지지된다.

강성 프린트 기판(30)에는 복수의 부품(31, 32, 33)이 배치되는데, 이 부품은 도면에 상세히 도시하지 않은 스트립 도체를 통해 강성 프린트 기판(30)과 서로 연결되어 있으며 전기 측정 및 제어 회로를 형성한다. 부품(31)은 다른 온도 센서이다. 이 부품은 온도 센서(1)를 통해 측정된 내부 온도에 대한 수정값을 결정하는 기능을 한다. 이를 통해 제어 조작기(7)에서 내부 온도와 다른 온도 편차가 온도 센서(1)의 온도 측정값에 미치는 잔류 영향을 수정할 수 있다. 예를 들어 이를 위해 제어기(7)에서는 온도 센서(31)에 의해 측정된 온도와 온도 센서(1)에 의해 측정된 온도의 편차에 따라 수정값이 저장될 수 있다. 측정 및 제어 회로를 통해 이러한 수정값이 결정되며 측정된 내부 온도의 수정이 이루어진다. 측정 및 제어 회로는 상응하는 수정 프로그램이 실행되는 마이크로 프로세서를 포함한다. 이와 동시에 마이크로 프로세서는 에어컨 장치에 필요한 제어 또는 조절 신호를 형성한다. 상응하는 제어 및 조절 프로그램은 알려져 있으며 상세히 설명할 필요가 없다.

온도 센서(1)는 그 센서 부재와 이격된 구역(24)에서 프린트 기판(30)에 부착된 소켓(34)과 결합한다. 마찬가지로 소켓(34)과 부품(32, 33) 사이의 결합은 상세히 도시하지 않은, 강성 프린트 기판(30)의 스트립 도체를 통해 이루어진다.

도 3은 스페이서 부재(29)의 특이한 실시 형태를 나타낸다. 이 실시에서 스페이서 부재(29)는 바(37)를 통해 점으로 서로 연결된 두 개의 부분 구역(35, 36) 을 포함한다. 부분 구역(35, 36) 사이에서 단지 점으로만 연결되어 있으므로 이 부분 구역 사이의 열전달 및 이로써 부분 구역(36)에 부착된 센서 부재로의 열전달이 억제된다. 또한 이 두 개의 부분 구역(35, 36)은 중공체로서 형성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 센서는 바람직하게도 에어컨 장치의 제어 조작기 구성요소이다. 온도 반응성 센서 부재는 프런트 패널(26)의 개구(27)에 배치할 수 있을 뿐 아니라 예를 들어 조작 부재에도 배치할 수 있다. 이런 경우에 프런트 패널(26)은 일반적으로 제어기와 기기 기술적 유닛을 형성하며 적어도 차량의 중앙 콘솔 또는 계기 패널에 부착된다. 하지만 그와 달리, 본래의 제어기가 중앙 콘솔에 배치된 프런트 패널(26)과 분리되게 형성되는 실시 형태도 가능하다. 본 발명에 따른 온도 센서에서는 유연한 호일(20)을 스트립 도체(23)와 함께 상응하게 길게 형성함으로써 그러한 유형의 사용 사례가 가능해진다.

또한 본 발명에 따른 온도 센서는 중앙 콘솔 또는 계기 패널에서 프런트 패널(26) 밖에 부착되거나 또는 차량의 다른 적합한 위치에 부착될 수 있다.

본 발명은 온도 센서 및 차량 내부 기후 조절을 위한 장치에 이용될 수 있다.

Claims (17)

1. 온도 감응성 센서 부재 및 센서 부재와의 전기적 연결을 구축하기 위한 연결 부재를 구비한 온도 센서(1)에 있어서,

   연결 부재가 유연한 호일(20)에 부착된 스트립 도체(23)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
2. 제1항에 있어서, 센서 부재가 비배선식 센서 부재로서 연결 부재와 마찬가지로 동일한 유연한 호일(20)에 부착되어 있고 직접 그와 결합하는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 센서 부재가 온도 반응성 저항기(21) 및/또는 적외선 센서(22)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
4. 제3항에 있어서, 온도 반응성 저항기(21)가 박막으로서 유연한 호일(20)에 부착되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 적외선 센서(22)가 반도체 센서 칩으로서 실시되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 부재가 가시 스펙트럼 영역에서는 비투과성이고 적외선 스펙트럼 영역에서는 투과성인 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립 도체(23)가 센서 부재와 이격된 단부(24)에서 특히 플러그 결합을 위한 접촉부(25)보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
8. 제5항에 있어서, 유연한 호일(20)이 접촉부(25)를 포함하는 단부(24)에서 강화되는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
9. 차량 내부 온도를 대표하는 측정값을 발생시키기 위한, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 온도 센서(1)를 구비한 차량 내부 기후 조절을 위한 장치.
10. 제9항에 있어서, 온도 센서(1)가 차량 내부(15)에 접하는 측벽에서 개구(27)를 관통하여 또는 개구로 돌출되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 장치가 계기 패널 또는 중앙 콘솔에 배치되며 조작 부재를 갖는 프런트 패널(26)을 포함하며, 프런트 패널(26) 또는 조작 부재의 하나에 개구(27)가 존재하고, 온도 센서(1)의 온도 프로브가 이 개구를 관통하여 또는 이 개구로 돌출되며, 장치가 전자 부품(31, 32, 33)을 구비한, 프런트 패널(26) 뒤에 배치된 강성 프린트 기판(30)을 포함하고, 이 프린트 기판과 온도 센서의 연결 부재가 전기 전도성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 센서 부재가 불량한 열 전도성 재료로 이루어진 스페이서 부재(29)에서 강성 프린트 기판(30)과 일정한 간격으로 고정되며, 스페이서 부재(29)가 강성 프린트 기판(30)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 스페이서 부재(29)가 중공체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 스페이서 부재(29)가 중공 실린더 또는 중공 원뿔체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 스페이서 부재(29)가 단지 점으로 서로 연결된 두 개 또는 그 이상의 부분 구역(35, 36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서, 온도 센서(1)의 연결 부재가 플러그 결합을 통해 강성 프린트 기판(30)과 전기 전도성으로 연결되는 것을 특징으로 하는 장 치.
17. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서, 측정된 내부 온도에 대한 수정값을 결정하기 위한 다른 온도 센서(31) 및 측정된 내부 온도 수정 및 수정값 결정을 위한 수정 장치가 강성 프린트 기판(30) 위에 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.

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