KR100405789B1 - 히터성능 향상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터성능 향상장치에 관한 것으로서,

종래에는 냉간시동시에 낮은 온도의 냉각수가 엔진 순환에 의해 얻어지는 열에 의해서만 가열되므로 빠르게 웜업되지 못하게되고, 이에의해 히터코아의 발열속도 또한 늦어지게되어 차내로 송풍되는 공기가 빠른시간 내에 데워지지 못하게되는 문제점이 발생하고 있었으며, 상기와같은 문제점을 해결하기위해 히터코아로 공급되는 냉각수를 별도의 전열기구를 이용하여 히팅하는 장치가 제공되고 있으나 이러한 종래기술은 기존의 냉각수 순환계에 별도의 전열기구를 설치해야만 함에 따라 구조가 매우 복잡해질 뿐만 아니라 부피가 증가하고, 엔진의 중량이 증가하게되어 엔진의 출력특성이 나빠지는 원인이 되고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 냉각수 순환통로상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 오프시 소금이 응고되면서 발생하는 열을 축적하였다가 엔진 구동시 상기 축적열을 이용하여 냉각수를 조기에 가열할 수 있도록 하므로서, 냉간시동시 빠르게 더워지는 냉각수에 의해 히터기능이 조기에 구현될 수 있도록 하고, 또 구조의 단순화를 꾀하여 엔진계의 부피감소 및 중량감소를 구현할 수 있도록 한 히터성능 향상장치에 관한 것이다.

Description

히터성능 향상장치{Heater performance elevation device}

본 발명은 히터성능 향상장치에 관한 것으로서, 특히 냉각수 순환통로상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 오프시 소금이 응고되면서 발생하는 열을 축적하였다가 엔진 구동시 상기 축적열을 이용하여 냉각수를 조기에 가열할 수 있도록 하므로서, 냉간시동시 빠르게 더워지는 냉각수에 의해 히터기능이 조기에 구현될 수 있도록 하고, 또 구조의 단순화를 꾀하여 엔진계의 부피감소 및 중량감소를 구현할 수 있도록 한 히터성능 향상장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 겨울철 차내부로 더운 공기를 불어넣어주기 위한 히터장치가 설치되어 있고, 이러한 히터장치는 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 열을 이용하여 구현하고 있다.

도 1 과 도 2 는 자동차에 설치되는 냉각수 순환계를 도시한 것으로서,

냉각수의 온도가 일정온도 이하일때에는 써모스탯(3)이 차단되면서 냉각수가 엔진(1) 내부를 순환한 후 그 일부가 히터코아(2)를 통과하여 워터펌프(4)로 공급됨과 동시에 나머지의 냉각수는 라디에이터(5)를 통과하지 않고 상기 워터펌프(4)를 통해 다시 엔진(1)으로 공급되도록 구성되어 있으며,

냉각수의 온도가 일정온도 이상으로 상승하였을때에는 써모스탯(3)이 개방되면서 엔진(1) 내부를 순환한 상온의 냉각수가 라디에이터(5)를 통과하면서 냉각되어 다시 워터펌프(4)를 통해 엔진(1)으로 공급되도록 구성되어 있다(도 2 참조).

하지만, 상기와같은 냉각수 순환계에 의해서는 냉간 시동시(냉각수의 온도가 매우 낮은상태임) 히터기능이 조기에 구현되지 못하는 문제점이 발생하고 있다.

즉, 냉간시동시에는 냉각수의 온도가 매우 낮은 상태이므로 써모스탯(3)이 차단된 상태이고, 엔진(1)이 구동함에 따라 냉각수는 계속해서 엔진(1)을 순환하게 되는데, 이때 운전자가 히터를 구동시키더라도 낮은 온도의 냉각수가 엔진(1) 순환에 의해 얻어지는 열에 의해서만 가열되므로 빠르게 웜업되지 못하게되고, 이에의해 히터코아(2)의 발열속도 또한 늦어지게되어 차내로 송풍되는 공기가 빠른시간 내에 데워지지 못하게되는 것이다.

이에따라, 겨울철 운전자가 시동을 걸면서 히터를 구동시키더라도 한참동안은 더운바람이 아닌 차가운 바람이 차내로 공급되어 운전자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 발생하고 있었다.

상기와같은 문제점을 해결하기위해 히터코아(2)로 공급되는 냉각수를 별도의 전열기구를 이용하여 히팅하는 장치가 제공되고 있으나 이러한 종래기술은 기존의 냉각수 순환계에 별도의 전열기구를 설치해야만 함에 따라 구조가 매우 복잡해질 뿐만 아니라 부피가 증가하고, 엔진의 중량이 증가하게되어 엔진의 출력특성이 나빠지는 원인이 되고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 냉각수 순환통로상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 오프시 소금이 응고되면서 발생하는 열을 축적하였다가 엔진 구동시 상기 축적열을 이용하여 냉각수를 조기에 가열할 수 있도록 하므로서, 냉간시동시 빠르게 더워지는 냉각수에 의해 히터기능이 조기에 구현될 수 있도록 하고, 또 구조의 단순화를 꾀하여 엔진계의 부피감소 및중량감소를 구현할 수 있도록 한 히터성능 향상장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

엔진을 순환한 냉각수의 일부가 히터코아를 통과하여 워터펌프로 공급되고, 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 써모스탯에 의해 엔진을 통과한 냉각수가 라디에이터를 통과하거나 아니면 곧바로 워터펌프로 공급되어 엔진계를 순환하도록 구성된 것에 있어서,

냉각수 순환통로 상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 구동중 냉각수의 온도가 일정치 이상일 경우에는 소금이 액화되면서 냉각수열을 흡수하고, 엔진이 오프되어 냉각수의 온도가 일정온도 이하로 하강할때에는 소금이 고체로 응고되면서 흡수한 열을 발산토록하여 엔진 냉간 시동시 잠열축적수단에서 발산된 열에의해 냉각수가 조기에 가열되어 히터성능이 향상되도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 잠열축적수단은

일정양의 소금을 밀폐된 커버에 내장시켜서 된 열축적팩을 순환파이프의 내부에 고정 설치하고, 상기 열축적팩의 전후단에 냉각수의 흐름을 선택적으로 차단하기 위한 밸브를 각각 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브의 밸브축은 순환파이프의 외측에 형성된 솔레노이드와 연결되어 이 솔레노이드의 작동에 의해 밸브가 정역회전하여 순환파이프의 통로를 개폐하도록 하고, 상기 솔레노이드는 시동스위치의 온/오프 동작에 연동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열축적팩이 설치된 순환파이프의 외주면상에는 열축적팩에서 발생하는 응고열의 손실을 방지하기위한 단열막이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 히터구동을 위한 종래의 냉각수 순환계를 보인 도면.

도 2 는 종래 냉각수 순환계에서 써모스탯이 개방되었을때의 냉각수 순환경로를 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 히터성능 향상장치를 보인 도면.

도 4 는 본 발명에 적용된 잠열축적수단을 보인 단면도.

도 5 는 도 4 의 A-A선 단면도.

도 6 은 본 발명의 동작상태를 보인 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 히터코아 10 : 잠열축적수단

11 : 순환파이프 12 : 열축적팩

13 : 커버 14 : 소금

15 : 밸브 16 : 밸브축

17 : 솔레노이드 18 : 시동스위치

19 : 단열막

도 3 내지 도 6 은 상기 목적달성을 위한 본 발명을 도시한 것으로서, 이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일 구성요소에 대해서는 동일부호 처리하여 중복설명을 피했다.

본 발명의 가장 큰 특징은 냉각수의 순환라인상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단(10)을 설치하여 소금의 응고열을 이용해서 냉각수를 조기에 가열시키는 것이다.

일반적으로 소금의 녹는점은 78℃이고, 소금의 액화 잠열을 0.32×10⁶J/Kg인 것으로 알려져 있다.

즉, 액체상태의 소금 1Kg은 응고되면서 320KJ(약 76.8Kcal)의 열을 발산하는 것이고, 반대로 고체상태의 소금 1Kg이 액화될때에는 76.8Kcal의 열이 필요하게된다.

차량 내부에는 총 6~7리터(Liter) 정도의 냉각수가 충진되며, 라디에이터(5)를 제외한 엔진(1)을 순환하는 냉각수의 총량은 3리터 내외가 된다.

따라서, 냉간시동시 써머스탯(3)이 차단되어 냉각수가 라디에이터(5)를 통과하지 않을경우 순환되는 냉각수의 총량, 즉, 엔진의 워터 재킷에 존재하는 냉각수의 총량은 약 3리터가 된다.

이에따라 상기 잠열축적수단(10)에 약 1Kg의 소금을 채우게되면 냉간시동시 3리터의 냉각수를 25.6℃ 상승시키는 양이 되는 것이다.

상기 잠열축적수단(10)을 도 4 내지 도 6 을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

잠열축적수단(10)은 일정양의 소금(14)을 밀폐된 커버(13)에 내장시켜서 된 열축적팩(12)을 구비하고, 이 열축적팩(12)을 도 4 에 도시된 바와같이 냉각수 순환 파이프(11)의 도중에 고정 설치하였다.

상기 열축적팩(12)의 전후단에는 냉각수 순환 파이프(11)를 선택적으로 차단 및 개방시키기 위한 밸브(15)가 각각 설치되고, 이 밸브(15)의 밸브축(16)은 순환파이프(11)의 외주면 상에 설치된 솔레노이드(17)에 연결하였으며, 상기 솔레노이드(17)는 시동스위치(18)의 온/오프 동작에 따라 연동되도록 하였다.

즉, 운전자가 엔진 구동을 위해 시동스위치(18)를 온동작시키면 미도시된 밧데리 전압이 상기 솔레노이드(17)로 공급되어 솔레노이드(17)가 구동하면서 밸브(15)가 정회전하여 도 6 에 도시된 바와같이 순환파이프(11)가 개방되고, 또 운전자가 엔진 오프를 위해 시동스위치(18)를 오프시키면 이에 연동하여 솔레노이드(17) 또한 오프되면서 밸브(15)가 역회전하여 순환파이프(11)가 차단된다.

상기 열축적팩(12)이 설치된 순환파이프(11)의 외주면 상에는 소금(14)의 응고열이 외부로 방출되는 것을 차단하기위한 단열막(19)이 형성되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

겨울철에 운전자가 시동을 걸기위해 시동스위치(18)를 온상태로 전환시키면 소정의 전압이 솔레노이드(17)로 공급됨에 따라 이 전압에 의해 솔레노이드(17)가 구동하여 밸브(15)가 도 6 에 도시된 바와같이 개방된다.

엔진이 어느정도 구동하여 냉각수의 온도가 78℃를 넘어서게되면, 이때부터 열축적팩(12)에 담겨있는 소금(14)이 액화되면서 냉각수의 열을 흡수하게된다.

이후, 운전자가 엔진 오프를 위해 시동스위치(18)를 오프시키면 솔레노이드(17)로 공급되는 전원이 차단되면서 밸브(15)가 도 5 와같이 원상태로 복귀되어 냉각수 순환파이프(11)가 차단되어 냉각수의 흐름이 이루어지지 않게된다.

엔진이 오프된 상태로 일정시간이 경과하면 엔진 내부의 냉각수 온도가 서서히 하락하게되고, 냉각수의 온도가 78℃ 이하로 떨어지면서 부터 열축적팩(12) 내부의 소금(14)이 서서히 응고하기 시작한다.

상기 소금(14)은 응고하면서 76.8Kcal의 열을 발산하게되고, 이 응고열은 밸브(15)의 사이에 그대로 보존되며, 특히 순환파이프(11)의 외주면을 감싸고 있는 단열막(19)에 의해 소금(14)의 응고열은 온전하게 보존된다.물론, 상기 응고열이 순환파이프(11)를 타고 전도되어 단열막(19)이 형성되지 않은 부분에서 방열되어 응고열의 일부가 손실될 수는 있으나 그 손실정도는 열축적팩(12)에서 발생되는 응고열의 극히 일부에 지나지 않게되므로 크게 걱정할 필요는 없게된다.

상기 설명과같이 소금(14)의 응고열이 밸브(15)의 사이에 축적된 상태에서 운전자가 시동스위치(18)를 온동작시키면, 솔레노이드(17)에 전압이 공급되면서 밸브(15)가 도 6 과 같이 개방되어 냉각수가 엔진(1) 측으로 순환하게되고, 이때 냉각수가 열축적팩(12)을 통과하면서 이곳에 축적되어있는 소금(14)의 응고열을 흡수하게되고, 이상태의 냉각수가 다시 엔진 내부를 순환하게되므로 냉각수의 가열시간이 종래에 비해 월등히 단축되는 것이다.

본 발명에 의하면 냉간시동시에도 열축적팩(12)에 축적된 소금의 응고열을 이용하여 냉각수를 조기에 가열함에 따라 히터의 구동시간이 빨라지게되므로서 자동차의 히터성능이 현저히 향상하게되는 효과를 기대할 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 냉각수 순환통로상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 오프시 소금이 응고되면서 발생하는 열을 축적하였다가 엔진 구동시 상기 축적열을 이용하여 냉각수를 조기에 가열할 수 있도록 하므로서, 냉간시동시 빠르게 더워지는 냉각수에 의해 히터기능이 조기에 구현될 수 있도록 하고, 또 구조의 단순화를 꾀하여 엔진계의 부피감소 및 중량감소를 구현할 수 있도록 한 히터성능 향상장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 엔진을 순환한 냉각수의 일부가 히터코아를 통과하여 워터펌프로 공급되고, 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 써모스탯에 의해 엔진을 통과한 냉각수가 라디에이터를 통과하거나 아니면 곧바로 워터펌프로 공급되어 엔진계를 순환하도록 구성된 것에 있어서,

   냉각수 순환통로 상에 일정양의 소금이 내장된 잠열축적수단을 설치하여 엔진 구동중 냉각수의 온도가 일정치 이상일 경우에는 소금이 액화되면서 냉각수열을 흡수하고, 엔진이 오프되어 냉각수의 온도가 일정온도 이하로 하강할때에는 소금이 고체로 응고되면서 흡수한 열을 발산토록하여 엔진 냉간 시동시 잠열축적수단에서 발산된 열에의해 냉각수가 조기에 가열되어 히터성능이 향상되도록 한 것을 특징으로 하는 히터 성능 향상장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 잠열축적수단은

   일정양의 소금을 밀폐된 커버에 내장시켜서 된 열축적팩을 순환파이프의 내부에 고정 설치하고, 상기 열축적팩의 전후단에 냉각수의 흐름을 선택적으로 차단하기 위한 밸브를 각각 설치한 것을 특징으로 하는 히터 성능 향상장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 밸브의 밸브축은 순환파이프의 외측에 형성된 솔레노이드와 연결되어 이 솔레노이드의 작동에 의해 밸브가 정역회전하여 순환파이프의 통로를 개폐하도록 하고, 상기 솔레노이드는 시동스위치의 온/오프 동작에 연동되는 것을 특징으로 하는 히터 성능 향상장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 열축적팩이 설치된 순환파이프의 외주면상에는 열축적팩에서 발생하는 응고열의 손실을 방지하기위한 단열막이 형성된 것을 특징으로 하는 히터 성능 향상장치.