KR100246753B1 - Heater by waste heat of exhaust gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기계의 폐열을 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 특히 난방에 소요되는 시간을 줄이고, 엔진의 시동과 동시에 난방을 실현할 수 있도록 한다.The present invention relates to a heating apparatus using the waste heat of the exhaust system, in particular, to reduce the time required for heating, and to realize the heating at the same time as the engine starts.
이를 위하여, 본 발명의 난방장치는 엔진의 배기가스에 의해 가열되는 배기매니폴드(7)와 히터 유니트(3)의 사이에 열교환기(8)를 설치한다. 상기 열교환기는 히팅 파이프(9)와 그 내부에 주입되는 냉매를 포함하고; 상기 냉매가 배기 매니폴드의 열에 의해 증발되고, 블로어(5)에 의해 송풍되는 공기를 가열시키면서 다시 응축되며, 히팅 파이프의 내부에서 순환되도록 구성된다. 히팅 파이프의 내주면에는 모세관 현상에 의해 응축된 냉매가 순환되도록 하는 위킹 메터리얼층(10)이 설치된다.To this end, the heating apparatus of the present invention provides a heat exchanger 8 between the exhaust manifold 7 and the heater unit 3 that are heated by the exhaust gas of the engine. The heat exchanger comprises a heating pipe 9 and a refrigerant injected therein; The refrigerant is evaporated by the heat of the exhaust manifold, condensed again while heating the air blown by the blower 5, and configured to circulate inside the heating pipe. The inner circumferential surface of the heating pipe is provided with a wicking material layer 10 to circulate the refrigerant condensed by the capillary phenomenon.
이러한 본 발명의 구성에 따라, 상기한 냉매는 엔진의 시동과 동시에 가열되는 배기 매니폴드의 폐열을 이용하여 증발되고, 블로어에 의해 강제 송풍되는 공기에 의해 열을 빼앗겨 다시 응축된다. 이때, 상기 공기는 차실내로 공급되어 엔진의 시동과 동시에 난방을 실현한다.According to this configuration of the present invention, the refrigerant is evaporated by using the waste heat of the exhaust manifold which is heated at the same time as the engine is started, and the heat is removed by the air forcedly blown by the blower and condensed again. At this time, the air is supplied into the cabin to realize heating at the same time as starting the engine.
Description
본 발명은 배기계의 폐열을 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 시동과 동시에 난방을 실현하기 위해, 배기 매니폴드의 고열을 이용하여 차실외에서 유입되는 외기를 가열하고, 그 공기를 차실내로 공급하는 에어 컨디셔너(air conditioner)의 난방장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating apparatus using waste heat of an exhaust system. In particular, in order to realize heating at the same time as starting an engine, the outdoor air introduced from the outside of a vehicle is heated using the high heat of the exhaust manifold, and the air is introduced into the interior of the vehicle. It relates to a heating device of an air conditioner to supply.
주지된 바와같이, 자동차의 에어 컨디셔너는 탑승자에게 쾌적한 환경을 갖게하고, 시계를 확보하여 안전 운전을 도모할 수 있도록 한다.As is well known, the air conditioner of a vehicle allows the occupant to have a comfortable environment and secures a watch so that they can drive safely.
이러한 에어 컨디셔너는 덕트를 통해 실외에서 유입된 공기와 차실내의 순환공기가 이베퍼레이터 또는 히터를 거치면서 온도가 적당히 변화되도록 한 상태에서, 차실내로 유입토록 하므로서, 실내 환경을 최적의 상태로 조절한다.The air conditioner allows the air to be introduced from the outside through the duct and the circulating air in the cabin to be changed into the cabin while the temperature is appropriately changed while passing through the evaporator or the heater, thereby making the indoor environment optimal. Adjust
여기서, 상기한 히터는 공기를 강제로 송풍시키는 블로어와 함께 어셈블리되어 히터 유니트를 형성하며, 차체의 인스트루먼트 패널의 앞쪽에 설치된다.Here, the heater is assembled with a blower for forcibly blowing air to form a heater unit, and is installed in front of the instrument panel of the vehicle body.
이러한 히터 유니트로 구성된 난방장치의 종래 공지된 구조가 도 1에 도시되어 있다.A conventionally known structure of a heating device composed of such a heater unit is shown in FIG.
도면에서의 설명 부호(1)는 엔진을 지칭한다. 엔진(1)을 거치면서 가열된 냉각수는 파이프(2)를 통해 히터 유니트(3)에 설치된 히터(4)로 순환된다.Reference numeral 1 in the drawings refers to the engine. The cooling water heated while passing through the engine 1 is circulated through the pipe 2 to the heater 4 installed in the heater unit 3.
이때, 블로어(5)에 의해 외부에서 유입되고 강제로 송풍된 공기는, 상기 히터(4)를 거치면서 그 열에 의해 가열되고, 차실내쪽으로 공급되어 난방을 행하게 된다.At this time, the air introduced from the outside by the blower 5 and forcedly blown is heated by the heat while passing through the heater 4, and is supplied to the inside of the vehicle to perform heating.
한편, 상기한 히터 유니트(3)에는 드라이버의 선택에 따라 공기의 흐름 방향을 조절하는 선택 레버(도시생략)가 설치된다.On the other hand, the heater unit 3 is provided with a selection lever (not shown) for adjusting the air flow direction in accordance with the driver's selection.
또한, 도면에서의 미설명 부호(6)는 윈드 실드 글라스를 나타내고 있다.In the drawings, reference numeral 6 denotes a windshield glass.
종래 기술에서 설명된 난방장치에 있어서, 열원으로서의 냉각수는 엔진의 시동 후 일정 시간이 경과된 후에 비로소 가열되므로서, 난방에 걸리는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.In the heating apparatus described in the prior art, since the cooling water as the heat source is heated only after a predetermined time has elapsed after the engine is started, it takes a long time for heating.
즉, 종래 자동차의 난방장치는 엔진이 충분히 난기 운전된 상태에서만 공기가 가열되고, 난방이 가능하게 되므로서, 동절기에 드라이버가 시동후 소정 시간동안 추위를 견디어야만 되는 문제점이 있다.That is, the heating device of the conventional vehicle is the air is heated only when the engine is sufficiently warm operation, heating is possible, there is a problem that the driver must withstand the cold for a predetermined time after starting the winter.
또한, 차량의 장기 주차시 윈드 실드 글라스에 발생된 서리 및 성에의 신속한 제거가 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a problem that it is difficult to quickly remove frost and frost generated in the windshield glass during long-term parking of the vehicle.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적으로 제안된 것으로서, 엔진의 시동과 동시에 차실내가 난방되도록 하여, 드라이버에게 쾌적한 실내 환경을 제공하고, 윈드 실드 글라스의 서리 및 성에가 신속하게 제거될 수 있도록 한다.The present invention has been proposed for the purpose of solving the above-mentioned problems of the prior art, to provide a comfortable indoor environment for the driver by allowing the interior of the vehicle to be heated at the same time as starting the engine, the frost and frost of the windshield glass quickly To be removed.
제1도는 일반적인 자동차의 난방장치를 도시한 구성도,1 is a block diagram showing the heating of a typical car,
제2도는 본 발명에 의한 배기계의 폐열을 이용한 난방장치를 도시한 구성도,2 is a block diagram showing a heating apparatus using waste heat of the exhaust system according to the present invention,
제3도는 본 발명을 구성하는 난방장치의 방열판을 도시한 측면도이다.3 is a side view showing a heat sink of a heating apparatus of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
C : 콘덴서부 E : 이베퍼레이터부C: condenser part E: evaporator part
M : 미들부 1 : 엔진M: middle part 1: engine
3 : 히터 유니트 5 : 블로어3: heater unit 5: blower
6 : 윈드 실드 글라스 7 : 배기 매니폴드6: windshield glass 7: exhaust manifold
8 : 열 교환기 9 : 히팅 파이프8: heat exchanger 9: heating pipe
10 : 위킹 메터리얼층 11 : 인슐레이터10: wicking material layer 11: insulator
12 : 방열판12: heat sink
상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명의 난방장치는 엔진의 배기가스에 의해 가열된 배기 매니폴드의 폐열을 이용하여, 실외에서 유입된 공기를 가열하고, 그 공기가 차실내쪽으로 공급되도록 한 기술적 구성으로 이루어진다.As a means for realizing the above object, the heating apparatus of the present invention uses the waste heat of the exhaust manifold heated by the exhaust gas of the engine to heat the air introduced from the outside, so that the air is supplied to the inside of the cabin. It consists of one technical configuration.
이를 위하여, 본 발명의 난방장치는 엔진의 배기 매니폴드와 히터 유니트의 사이에 연결된 히터 파이프 원리를 이용한 열교환기를 제안한다.To this end, the heating apparatus of the present invention proposes a heat exchanger using the heater pipe principle connected between the exhaust manifold of the engine and the heater unit.
상기한 열교환기의 히팅 파이프의 내부에는 냉매가 주입된다. 그 냉매는 배기 매니폴드의 열에 의해 증발되어, 블로어에 의해 송풍되는 공기를 가열시키면서 다시 응축되고, 히팅 파이프의 내부에서 순환된다.A refrigerant is injected into the heating pipe of the heat exchanger. The refrigerant is evaporated by the heat of the exhaust manifold, condenses again while heating the air blown by the blower, and circulated inside the heating pipe.
이러한 구성에 따라, 본 발명의 난방장치는 엔진의 시동과 동시에 가열되는 배기 매니폴드의 폐열을 이용하여, 냉매가 증발되고, 그 냉매의 응축열에 의해 외부에서 유입된 공기가 가열되므로서, 가열된 공기를 차실내쪽으로 공급하여 엔진의 시동과 동시에 난방을 실현한다.According to this configuration, the heating apparatus of the present invention utilizes the waste heat of the exhaust manifold that is heated at the same time as the engine is started, and the refrigerant is evaporated, and the air introduced from the outside by the heat of condensation of the refrigerant is heated. Air is supplied to the interior of the vehicle to realize heating at the same time as starting the engine.
이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment for implementing this invention is demonstrated in detail based on an accompanying drawing.
[실시예]EXAMPLE
도 2는 본 실시예에 관련된 배기계의 폐열을 이용한 난방장치를 도시한 전체 구성도. 도 3은 본 실시예의 난방장치를 구성하는 방열판을 도시한 것으로서, 도 2의 측면도이다.2 is an overall configuration diagram showing a heating apparatus using waste heat of the exhaust system according to the present embodiment. 3 is a side view of the heat sink constituting the heating apparatus of the present embodiment, and FIG.
본 실시예를 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 실시예의 구성에 대해서는 설명의 명료성을 위해 동일한 부호를 사용한다.In describing the present embodiment, the same reference numerals are used for the clarity of the description of the configuration of the present embodiment that is the same as the drawings cited in the prior art.
도면에서의 설명 부호(1)를 엔진을 지칭한다. 엔진(1)의 연소실에서 배출된 배기가스는 배기 매니폴드(7)를 통해 대기중으로 배출된다.Reference numeral 1 in the drawings refers to the engine. The exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 1 is discharged to the atmosphere through the exhaust manifold 7.
이때, 배기 매니폴드(7)에는 엔진의 시동과 동시에 대략 400℃의 고열이 발생된다.At this time, the exhaust manifold 7 generates a high heat of approximately 400 ° C. simultaneously with starting the engine.
이와같은 배기 매니폴드(7)의 폐열을 이용하여, 본 실시예의 난방장치는 외부로부터 유입된 공기를 가열하고, 그 공기를 차실내쪽으로 공급하므로서, 엔진의 시동과 동시에 난방을 행하도록 한 기술적 구성을 제안한다.By using the waste heat of the exhaust manifold 7, the heating apparatus of the present embodiment heats the air introduced from the outside and supplies the air to the interior of the vehicle, thereby heating the engine at the same time as starting the engine. Suggest.
보다 구체적으로, 연소실의 배기가스에 의해 고온으로 가열된 배기 매니폴드(7)와, 외부의 공기를 강제 송풍하는 블로어(5)가 설치된 히터 유니트(3)의 사이에는 히터 파이프가 설치된다.More specifically, a heater pipe is provided between the exhaust manifold 7 heated to high temperature by the exhaust gas of the combustion chamber and the heater unit 3 provided with the blower 5 for forcibly blowing outside air.
히터 파이프는 내부가 밀폐된 봉상의 히팅 파이프(9)로 구성되며, 그 히팅 파이프(9)의 내부에 냉매가 밀봉된 구성으로 이루어진다.The heater pipe consists of a rod-shaped heating pipe 9 sealed inside, and has a configuration in which a refrigerant is sealed inside the heating pipe 9.
상기한 냉매는 배기 매니폴드(7)의 열에 의해 증발되고, 블로어(5)에 의해 송풍된 공기에 의해 응축된다.The refrigerant is evaporated by the heat of the exhaust manifold 7 and condensed by the air blown by the blower 5.
따라서, 본 실시예의 열교환기(8)는 배기 매니폴드(7)에 연결된 이베퍼레이터부(E)와, 히터 유니트(3)에 연결된 콘덴서부(C)로 구분되며, 그 사이에 미들부(M)가 연결된 구조로 된다.Therefore, the heat exchanger 8 of the present embodiment is divided into an evaporator part E connected to the exhaust manifold 7 and a condenser part C connected to the heater unit 3, with a middle part (between). M) is connected.
상기한 미들부(M)는 이베퍼레이터부(E)에서 증발되어 콘덴서부(C)로 이동되는 냉매의 열을 보호하고, 그 열전달율을 높이기 위해, 그 외주에 인슐레이터(11)가 설치된다.In order to protect the heat | fever of the refrigerant | coolant which evaporates from the evaporator part E and moves to the condenser part C, and the said middle part M raises the heat transfer rate, the insulator 11 is provided in the outer periphery.
또한, 콘덴서부(C)를 구성하는 히팅 파이프(9)의 외주에는 냉매와 공기의 열교환율을 높이기 위해 방열판(12)이 설치된다. 이 방열판(12)은 도 3에 확대 도시된 바와같이, 다수개의 엠보싱(12a)을 구비하며, 열교환율을 높이기 위해 2 이상의 다수개가 설치된다.In addition, a heat sink 12 is provided on the outer circumference of the heating pipe 9 constituting the condenser portion C to increase the heat exchange rate between the refrigerant and the air. The heat sink 12 is provided with a plurality of embossing (12a), as shown in enlarged in Figure 3, two or more are installed to increase the heat exchange rate.
또 한편, 히팅 파이프(9)의 내벽에는 공기로 열을 전달하고 응축된 냉매를 모세관 현상을 이용하여, 이베퍼레이터부(E)쪽으로 재순환시키는 위킹 메터리얼(wicking material)층(10)이 형성된다.On the other hand, a wicking material layer 10 is formed on the inner wall of the heating pipe 9 to transfer heat to the air and recycle the condensed refrigerant to the evaporator part E using a capillary phenomenon. .
이상에서 설명된 본 실시예의 구성에 의거하여, 열교환기(8)의 이베퍼레이터부(E)의 냉매는 엔진(1)의 시동과 동시에 배기 매니폴드(7)의 폐열에 의해 가열되고 증발된다.Based on the configuration of the present embodiment described above, the refrigerant in the evaporator part E of the heat exchanger 8 is heated and evaporated by the waste heat of the exhaust manifold 7 at the same time as the engine 1 starts up. .
이렇게 증발된 냉매는 열교환기(8)의 내부 공간 즉, 미들부(M)를 통하여 콘덴서부(C)로 이동되며, 블로어(5)에 의해 강제 송풍된 공기로 히팅 파이프(9)의 표면과 방열판(12)을 통해 열확산되고, 다시 응축되어 위킹 메터리얼층(10)을 통해 이베퍼레이터부(E)로 재순환된다.The refrigerant evaporated in this way is moved to the condenser part C through the inner space of the heat exchanger 8, that is, the middle part M, and the surface of the heating pipe 9 with the air forcedly blown by the blower 5. Thermal diffusion through the heat sink 12, and condensed again and recycled to the evaporator portion (E) through the wicking material layer (10).
이러한 작용에 의해, 상기한 공기는 엔진(1)의 시동과 동시에 가열되고, 블로어(5)에 의해 실외에서 유입되고 차실내로 송풍되어 난방을 행한다. 또한, 드라이버에 의한 선택레버의 조절시, 윈드 실드 글라스(6)쪽으로 공급되어 서리 및 성애를 제거한다.By this action, the above air is heated at the same time as the engine 1 is started, blown out of the outside by the blower 5 and blown into the vehicle interior to perform heating. In addition, upon adjustment of the selection lever by the driver, it is supplied to the windshield glass 6 to remove frost and defrost.
이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 배기계의 폐열을 이용한 난방장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.Through the embodiments described above, it can be seen that the heating device using the waste heat of the exhaust system according to the present invention substantially solves the problems of the prior art.
즉, 본 발명에 의하면 엔진의 시동과 동시에 차실내를 난방하는 효과를 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, it is possible to obtain the effect of heating the vehicle interior at the same time the engine is started.
또한, 윈드 실드 글라스에 발생된 서리 및 성애를 신속하게 제거하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to quickly remove the frost and defrost generated in the windshield glass.
한편, 본 발명의 난방장치는 외기의 온도에 영향을 받지 않으므로 극한 지방에서 특히 난방 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, since the heating apparatus of the present invention is not affected by the temperature of the outside air, it is possible to obtain the effect of improving the heating performance, especially in extreme regions.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above specific preferred embodiment, and any person having ordinary knowledge in the field to which the invention belongs without departing from the gist of the invention claimed in the claims, various changes Would be possible.
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |