KR100502512B1 - 자동차용 루프의 냉각장치 - Google Patents

자동차용 루프의 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 루프의 냉각장치에 관한 것으로서, 자동차의 인터쿨러를 루프 내에 장착시키고, 이것을 엔진에 장착된 기존의 인터쿨러와 서로 배관을 통해 연결시켜 자동차의 전방으로부터 유입되는 찬공기에 의해 고온의 압축공기를 냉각시키고 이를 다시 상기 루프의 인터쿨러에 공급되도록 하여 루프의 열을 냉각시킴으로써, 자동차 실내의 온도를 저감시키고, 이로인해 자동차 실내를 쾌적하게 유지시켜 주어 운전자에게 상쾌함을 줄 수 있는 자동차용 루프의 냉각장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 루프의 냉각장치{Cooling device of roof for automobile}
본 발명은 자동차용 루프의 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 인터쿨러를 루프 내에 장착시키고, 이것을 엔진에 장착된 기존의 인터쿨러와 서로 배관을 통해 연결시켜 자동차의 전방으로부터 유입되는 찬공기에 의해 고온의 압축공기를 냉각시키고 이를 다시 상기 루프의 인터쿨러에 공급되도록 하여 루프의 열을 냉각시킴으로써, 자동차 실내의 온도를 저감시키고, 이로인해 자동차 실내를 쾌적하게 유지시켜 주어 운전자에게 상쾌함을 줄 수 있는 자동차용 루프의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 출력을 증강시키기 위한 수단 중, 하나로서 터보차저(turbo charger)가 많이 사용되는데, 이것은 고온고압의 배기가스로 돌려지는 터빈에 의해 공기 압축기를 작동시켜 엔진에 고압의 공기를 공급함으로써, 엔진의 출력을 증강시키는 장치이다.
이러한 터보차저는 고압의 공기를 제공하기는 하나, 압축된 공기가 고온으로 되어 밀도가 낮아지게 되므로, 상기 압축된 공기를 냉각시켜 저온고압의 공기로 만들어주기 위한 장치인 인터쿨러를 사용한다.
상기 인터쿨러는 일반적으로 냉각수 방열장치인 라디에이터의 후방에 설치되어 상기 라디에이터의 전방에 설치된 냉각팬에 의해 자동차의 전방으로부터 유입되는 찬 공기에 의하여 고온의 압축공기를 냉각시키도록 되어 있다.
종래에 일반적으로 사용되는 인터쿨러의 배관구조는 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 탱크(110)와, 터보차저에 연결된 유입구(150) 및 흡기다기관에 연결된 유출구(160)가 형성된 제2 탱크(120)와, 상기 제1 및 제2 탱크(110,120)사이에 연결된 튜브(130)와, 상기 튜브(130)사이에 설치된 방열핀(140)으로 구성되어 있다.
한편, 기존의 인터쿨러(100)가 구비된 RV차량 및 트럭 차량은 실내 면적이 좁은 관계로 여름철 대기온 상승 시, 자동차의 실내온도가 동반 상승하여 실내온도를 낮추는데 어려움이 있으며, 장시간 주차시에는 실내의 트림(trim) 종류 등의 각종 부품에 변형이 발생하게 된다.
이로써, 상기 문제점을 해결하기 위한 대안으로 적용할 수 있는 자동차의 루프(200)에 태양열을 차단하는 차단장치의 개발이 요구되나, 이의 개발이 부재하여 상기 루프(200)를 통해 흡수열이 전해지게 됨으로써, 자동차 실내온도 상승은 불가피하게 전개되고 있다.
따라서, 상기 인터쿨러(100)를 이용하여 자동차 실내온도를 저감시킬 수 있는 냉각장치의 개발이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 루프에 보조인터쿨러를 장착하고, 이것을 엔진에 장착된 기존의 인터쿨러와 서로 배관을 통해 연결되도록 하며, 온도센서의 감지신호에 의한 제어유닛의 제어를 통해 밸브수단을 선택적으로 개폐함으로써, 일정온도 이상에서 상기 루프의 온도를 저감시키고 결국, 자동차 실내 온도를 저감시킴으로써, 운전자의 기분을 상쾌하게 느낄 수 있도록 하는 자동차용 루프의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 제1 탱크(110)와, 터보차저에 연결된 유입구(150) 및 흡기다기관에 연결된 유출구(160)가 형성된 제2 탱크(120)와, 상기 제1 및 제2 탱크(110,120)사이에 연결된 튜브(130)와, 상기 튜브(130)사이에 설치된 방열핀(140)으로 구성된 자동차용 인터쿨러에 있어서,
상기 엔진의 인터쿨러(100)와 배관(20,21)을 통해 연결된 보조인터쿨러(10)를 루프(200)에 장착하고, 상기 배관(20,21) 내에 온도센서(30) 및 밸브수단(40)을 설치하여, 상기 온도센서(30)의 감지신호에 의한 제어유닛(60)의 제어를 통해 상기 밸브수단(40)을 선택적으로 개폐 가능하도록 하여 상기 보조인터쿨러(10)로 찬공기가 순환되도록 한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 밸브수단(40)은 차단판(41)이 회전하면서 공기의 흐름을 차단하는 버터플라이 밸브인 것을 특징으로 한다.
상기 밸브수단(40)을 구동시키는 구동수단(50)은 자화력에 의해 구동되어 버터플라이 밸브의 차단판을 회전시키는 실린더(51) 및 마그네틱솔레노이드밸브(52)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 서로 일정간격을 두고 대칭적으로 배치되어 있는 배관(20,21)에는 과급효과를 발휘할 수 있도록 일 축(71)으로 연결되고 그 동일축 선상에 임펠러(72)가 결합된 터빈(70)이 각 배관(20,21) 내에서 서로 반대방향으로 회전 가능하도록 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 루프의 냉각장치를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 보조인터쿨러의 장착상태를 나타내는 측면도이다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 루프의 냉각장치는, 태양열에 가장 많이 노출되어 있는 자동차의 루프(200)를 냉각시켜 주어 자동차 실내의 온도를 낮출 수 있도록 상기 루프(200)의 루프패널(roof panel)(210)과 그 저부의 트림(trim)(220) 사이에 보조인터쿨러(10)를 내장시키고, 기존의 엔진에 장착된 인터쿨러(100)와 서로 배관(20,21)을 통해 연결되도록 하며, 그 배관(20,21) 내에 온도센서(30) 및 밸브수단(40)을 설치하여 상기 보조인터쿨러(10)에 냉각된 찬공기가 선택적으로 유입되도록 하여 그 루프(100)의 열을 냉각시킴으로써, 자동차 실내의 온도를 낮출 수 있도록 하는 발명이다.
이때, 자동차의 전방으로부터 유입되는 공기는 배기압력에 의해 구동되는 엔진에 장착된 터보차저(미도시)에 의해 인터쿨러(100)로 유입되며, 이때의 일부 공기는 루프(200)의 보조인터쿨러(10)로 순환하게 되며, 또 다른 일부 공기는 엔진의 연소실(미도시)로 공급된다.
한편, 상기 루프(200)의 보조인터쿨러(10)에서 엔진의 인터쿨러(100)로 공기가 유입되는 배관(20)의 일정부위에는 온도센서(30)가 설치되며, 상기 온도센서(30)는 상기 보조인터쿨러(10) 내부에서 상기 인터쿨러(100)로 배출되는 공기의 온도를 감지하게 된다.
상기 온도센서(30)에서 감지된 신호를 인가받아 그 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하여 밸브수단(40)의 개폐를 제어하는 제어유닛(60)은 항상, 온도센서(30)의 입력신호에 따라 설정된 로직을 수행하도록 프로그램된 통상의 마이크로 프로세서라 할 수 있다.
한편, 상기 인터쿨러(100)의 구성은 위에서 자세히 언급하였으므로 본 발명의 구성에서는 삭제하기로 한다.
여기서, 상기 밸브수단(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 인터쿨러(100)에서 루프(200)에 장착된 보조인터쿨러(10)로 공기가 배출되는 배관(21)에 설치되어 있는 바, 상기 밸브수단(40)은 차단판(41)이 회전하면서 공기의 흐름을 차단하는 버터플라이 밸브이다.
상기 밸브수단(40)인 버터플라이 밸브는 구동수단(50)에 의해 회전하게 되는 바, 상기 구동수단(50)은 통상의 실린더(51) 및 마그네틱솔레노이드밸브(52)로 이루어져 있다.
상기 마그네틱솔레노이드밸브(52)의 자화력에 의해 구동되어 버터플라이 밸브의 회전축을 회전시키는 실린더(51)는 상기 버터플라이 밸브의 차단판(41)을 온도센서(30)의 감지신호에 의한 상기 제어유닛(60)의 제어를 통해 선택적으로 개폐하게 된다.
한편, 상기 엔진의 인터쿨러(100) 및 루프의 보조인터쿨러(10)에 각각 연결되어 공기를 유입 또는 배출시키는 배관(20,21)은 그 일정부위에서 서로 일정간격을 두고 대칭적으로 근접 배치되도록 되어 있으며, 상기 배관(20,21) 사이에는 일 축(71)으로 연결되면서 그 동일축 선상에 임펠러(72)가 결합되어 각각의 배관(20,21)에서 구동되는 터빈(70)이 장착되어 있다.
상기 터빈(70)은 엔진의 배기가스에 의해 구동되며, 서로 반대방향으로 동일한 회전수로 회전 가능하도록 되어 공기를 유입 또는 배출시켜 과급효과를 발휘할 수 있도록 한다. 이는 기존의 터보차저와 동일한 작동을 수행하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 루프의 냉각장치에 대한 작동원리를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
엔진의 인터쿨러(100)로 유입되는 압축된 공기는 그 인터쿨러(100) 내부를 순환하게 되는 바, 라디에이터(300)에 설치된 냉각팬(310)과 인터쿨러(100)의 외부에 설치된 방열핀(140)에 의해 상기 인터쿨러(100) 내부의 더운 공기를 복합적으로 냉각시키게 되며, 이때 냉각된 공기는 엔진의 흡기작용으로 엔진의 연소실로 강제 공급하게 된다.
이때, 엔진의 인터쿨러(100)에 의해 냉각된 공기는 내부 압력차에 의해 루프(200)의 보조인터쿨러(10)로 공급되고, 그 냉각된 찬공기는 상기 루프(200)의 보조인터쿨러(10) 내부의 더운 공기를 냉각시키면서 내부를 순환하게 된다.
순환된 공기는 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터빈(70)을 통해 엔진의 인터쿨러(100)로 재유입되어 냉각되며, 이때 온도센서(30)는 상기 루프(200)의 보조인터쿨러(10)에서 엔진의 인터쿨러(100)로 배출되는 공기의 온도를 감지하게 되고, 그 온도를 제어유닛(60)의 기 설정된 기준온도와 비교하게 되는 바, 상기 제어유닛(60)은 기준온도 이상에서 밸브수단(40)의 차단판(41)을 개방하고, 터빈(70)을 작동시켜 공기가 막힘없이 순환되도록 하며, 상기 기준온도 미만에서는 밸브수단(40)의 차단판(41)을 폐쇄하고, 터빈(70)을 구동시키지 않도록 하여 공기가 순환하지 않도록 한다.
결국, 상기 온도센서(30)에서 감지된 온도가 기설정된 기준온도보다 높을 경우에는 상기 제어유닛(60)에서 자동차 실내 온도가 상당히 높다고 판단한 것으로 엔진의 인터쿨러(100)를 통과한 찬공기가 루프(200)에 내장된 보조인터쿨러(10)로 공급되도록 하여 루프(200)의 열을 냉각시켜 이로인해, 자동차 실내의 온도를 낮출 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명은 자동차의 루프(200)에 보조인터쿨러(10)를 장착하고, 이것을 엔진에 장착된 기존의 인터쿨러(100)와 서로 배관(20,21)을 통해 연결되도록 하며, 온도센서(30)의 감지신호에 의한 제어유닛(60)의 제어를 통해 밸브수단(40)을 선택적으로 개폐함으로써, 일정온도 이상에서 상기 루프(200)의 온도를 저감시키고 결국에는, 자동차 실내 온도를 저감시킴으로써, 운전자의 기분을 상쾌하게 느낄 수 있도록 하는 신개념의 자동차용 루프의 냉각장치이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 루프의 냉각장치에 의하면, 루프패널의 흡수열로 인한 자동차 실내의 온도상승을 방지하여 시동을 켜놓은 채 장시간 정차 후 운전자가 탑승 시, 자동차 실내를 쾌적하게 유지시켜 주어 운전자에게 상쾌함을 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 루프의 냉각장치를 나타내는 개략적인 구성도,
도 2는 도 1의 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 보조인터쿨러의 장착상태를 나타내는 측면도,
도 4는 종래의 일반적인 인터쿨러를 나타내는 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 보조인터쿨러 20,21 : 배관
30 : 온도센서 40 : 밸브수단
41 : 차단판 50 : 구동수단
51 : 실린더 52 : 마그네틱솔레노이드밸브
60 : 제어유닛 70 : 터빈
71 : 축 72 : 임펠러

Claims (4)

  1. 제1 탱크(110)와, 터보차저에 연결된 유입구(150) 및 흡기다기관에 연결된 유출구(160)가 형성된 제2 탱크(120)와, 상기 제1 및 제2 탱크(110,120)사이에 연결된 튜브(130)와, 상기 튜브(130)사이에 설치된 방열핀(140)으로 구성된 자동차용 인터쿨러에 있어서,
    상기 엔진의 인터쿨러(100)와 배관(20,21)을 통해 연결된 보조인터쿨러(10)를 루프(200)에 장착하고, 상기 배관(20,21) 내에 온도센서(30) 및 밸브수단(40)을 설치하여, 상기 온도센서(30)의 감지신호에 의한 제어유닛(60)의 제어를 통해 상기 밸브수단(40)을 선택적으로 개폐 가능하도록 하여 상기 보조인터쿨러(10)로 찬공기가 순환되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 루프의 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브수단(40)은 차단판(41)이 회전하면서 공기의 흐름을 차단하는 버터플라이 밸브인 것을 특징으로 하는 자동차용 루프의 냉각장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 밸브수단(40)을 구동시키는 구동수단(50)은 자화력에 의해 구동되어 버터플라이 밸브의 차단판을 회전시키는 실린더(51) 및 마그네틱솔레노이드밸브(52)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 루프의 냉각장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 서로 일정간격을 두고 대칭적으로 배치되어 있는 배관(20,21)에는 과급효과를 발휘할 수 있도록 일 축(71)으로 연결되고 그 동일축 선상에 임펠러(72)가 결합된 터빈(70)이 각 배관(20,21) 내에서 서로 반대방향으로 회전 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 루프의 냉각장치.
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