KR100535143B1 - 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원의 공급과 해제에 따른 자기장의 생성과 소멸로부터 구현되는 자기 냉동의 효과를 이용하여, 제동시 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 제동 성능의 향상과 부품의 내구 성능을 증대시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자기 냉동 효과를 지닌 물질을 내장한 디스크와; 상기 디스크의 일측에 설치된 자기장 생성부 및; 주행중 제동시 상기 자기장 생성부에 작동 전원을 인가하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치{disc cooling system using magnetic refrigeration effect}

본 발명은 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기장의 생성과 소멸에 따라 구현되는 자기 냉동의 효과를 이용한 디스크 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 장치는 자동차에서 주행중 감속과 정차의 목적을 위해 구비되는 것인 바, 이와 같은 브레이크 장치는 제동시 마찰력을 매개로 드럼 내지 디스크가 가지는 운동 에너지를 열 에너지를 전환시키도록 되어 있다.

이 경우, 드럼 내지 디스크가 가지는 운동 에너지를 열 에너지로 변환하는 과정에서 외부로 열의 효과적인 방출은 브레이크 장치의 성능을 결정하는 데 중요한 요인으로 작용하게 된다.

즉, 제동시 과도한 발열은 마찰재의 이상 변형을 초래하여 내구 수명을 단축시키게 되고, 이로 인해 NVH 성능도 저하되는 문제가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 전원의 공급과 해제에 따른 자기장의 생성과 소멸로부터 구현되는 자기 냉동의 효과를 이용하여, 제동시 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 제동 성능의 향상과 부품의 내구 성능을 증대시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

자기 냉동 효과를 지닌 물질을 내장한 디스크와;

상기 디스크의 일측에 설치된 자기장 생성부 및;

주행중 제동시 상기 자기장 생성부에 작동 전원을 인가하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 타이어의 장착하는 휠과 결합되어 차륜을 구성하는 디스크(10)와, 상기 디스크(10)의 일측에 설치된 자기장 생성부(12) 및, 주행중 제동시 운전자에 의한 제동 조작을 검출하면 상기 자기장 생성부(12)에 작동 전원을 인가하는 제어부(14)로 이루어지는 바, 상기 디스크(10)는 내부에 자기 냉동 효과를 지닌 물질(10a)을 코어와 같은 형태로 내장하고 있다.

참고로, 상기 자기 냉동 효과를 지닌 물질(10a)은 가돌리늄(Gd) 합금재로서, 이러한 물질(10a)은 자기열적 효과에 의한 냉동의 효과가 있음은 물론 냉각의 효율도 가장 탁월한 것중 하나인 것으로 알려지고 있다.

즉, 상기 디스크(10)는 내부에 가돌리늄(Gd) 합금재의 물질(10a)로 이루어진 코어를 갖추며, 외부는 일반 주철의 재질(10b)로 이루어진 것이다.

그리고, 상기 가돌리늄(Gd)과 같은 자기 냉동 효과를 가지는 물질(10a)은 자기장을 가해서 자기의 방향이 한 방향으로 모아질 때, 즉 엔트로피가 낮을 때에는 열을 내고, 자기장이 제거되면 엔트로피가 높아지면서 열을 흡수하는 성질을 가지는 것이다.

또한, 상기 가돌리늄(Gd)과 같은 자기 냉동 효과를 가지는 물질(10a)은 상기와 같이 자기장의 형성과 소멸을 순차적으로 거치는 1회의 사이클 경과시, 급격한 온도의 저하를 수반하는 특성을 나타내고 있기 때문에, 현재 냉장고와 같은 냉방 장비에서 기존의 냉매를 대체할 만한 획기적인 물질로 알려져 있다.

다시, 본 발명의 구성을 살펴보면, 상기 자기장 생성부(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(10)의 가장자리 부위에 설치된 하우징(12a)과, 상기 하우징(12a)의 내부에 설치되어 통전시 자기장을 유도하도록 균일하게 배치된 다수의 금속봉(12b) 및, 상기 금속봉(12b)에 권선된 코일(12c)을 갖추고 있다.

그리고, 상기 하우징(12a)은 상기 디스크(10)의 가장자리 부위를 내/외측에서 감싸는 형태로 형성되고, 아울러 상기 하우징(12a)은 주행중 외기와의 접촉이 유리한 위치, 즉 외기의 유동이 빈번한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코일(12c)은 트랜지스터(16)를 매개로 배터리(B+)와 배선되고, 상기 트랜지스터(16)는 상기 제어부(14)의 제어에 따라 스위칭되어, 상기 코일(12c)에 배터리(B+)의 전원을 공급하도록 되어 있다.

한편, 상기 제어부(14)는 브레이크 스위치(18)와 연결되어 있어, 운전자에 의한 브레이크 페달(도시안됨)의 작동과 해제시 온/오프의 절환이 이루어지는 상기 브레이크 스위치(18)를 매개로 운전자에 의한 제동 조작을 검출하도록 되어 있다.

그리고, 상기 제어부(14)는 차속 센서(20)와도 연결되어 있어, 주행중 실시간으로 차속을 입력받도록 되어 있다.

아울러, 상기 제어부(14)는 제동시 상기 차속 센서(20)를 통해 검출되는 주행 차속이 설정값(대략 10km/hr) 이상을 초과한 경우에 한해, 상기 자기장 생성부(12)의 코일(12c)에 작동 전원을 인가하도록 되어 있는 바, 이는 제동의 시점에서 차속이 설정값(대략 10km/hr) 이하이거나, 정지 상태인 경우에 상기 자기장 생성부(12)의 불필요한 동작을 배제하여, 배터리(B+)의 전원 낭비를 예방하기 위함이다.

도면중 미설명 부호 22는 제동시 상기 디스크(10)에 마찰력을 부여하는 패드를 갖춘 캘리퍼 조립체이다.

따라서, 주행중 제동시에는, 상기 제어부(14)가 상기 브레이크 스위치(18)와 상기 차속 센서(20)를 매개로 현재의 주행 차속과 제동의 개시를 검출받게 되고, 이때 현재의 주행 차속이 기 설정된 값(대략 10km/hr) 이상이면서 제동인 상태이면, 상기 트랜지스터(16)에 스위칭 신호를 출력하게 된다.

이에 따라, 상기 트랜지스터(16)는 스위칭되어 상기 배터리(B+)의 전원을 상기 자기장 생성부(12)의 코일(12c)로 인가하게 되고, 이 결과 상기 자기장 생성부(12)에서는 자기장을 형성하게 된다.

이때, 상기 디스크(10)의 전 영역중에서 상기 자기장 생성부(12)가 위치하는 부위(가)에는 자기장의 형성에 따른 발열이 수반되고, 이어 상기 디스크(10)의 회전에 따라 상기 디스크(10)의 전 영역중에서 상기 자기장 생성부(12)가 위치하는 부위(가)를 벗어난 상기 디스크(10)의 다른 부위(나)에서는 자기장의 해제에 따른 급격한 온도의 저하가 수반된다.

이 결과, 상기 디스크(10)의 표면 온도는 급격하게 하강하게 되고, 이와 같은 디스크(10)의 온도 하강은 상기 캘리퍼 조립체(22)에 의해 제동될 때 발생하는 마찰열에 의한 온도의 상승을 줄일 수 있게 된다.

이로 인해, 제동시 상기 디스크(10)의 온도는 적정의 수준 이상으로 상승하지 않게 되므로, 효과적인 제동 성능의 구현이 가능하게 되고, 아울러 제동시 상기 디스크(10)의 과도한 발열로 인해 마찰재의 이상 변형과 같은 문제를 발생하지 않게 되어 부품의 내구성은 향상될 수 있게 된다.

또한, 제동시 마찰재의 이상 변형으로부터 초래되는 차량의 NVH 성능 저하에 대한 문제도 해소될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치에 의하면, 디스크(10)의 내부에 가돌리늄(Gd) 합금재와 같이 자기 냉동의 효과를 지닌 물질을 내장하고, 주행중 제동시 디스크(10)의 가장자리 부위에 자기장을 형성하는 자기장 생성부(12)를 설치함에 따라, 제동시 상기 디스크(10)의 온도를 급격하게 하강시켜, 제동시 상기 자기장 생성부(12)를 매개로 상기 디스크(10)에 자기장의 생성과 소멸을 유도하여 자기 냉동의 효과를 부여함으로써, 제동시 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

또한, 제동시 상기 디스크(10)의 발열을 억제시켜, 제동 성능의 향상과 부품의 내구 성능을 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 냉각 장치의 구성을 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 자기장 생성부의 구성을 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-디스크 12-자기장 생성부

14-제어부 16-트랜지스터

18-브레이크 스위치 20-차속 센서

22-캘리퍼 조립체

Claims (6)

1. 자기 냉동 효과를 지닌 물질을 내장한 디스크와;

   상기 디스크의 일측에 설치된 자기장 생성부 및;

   주행중 제동시 상기 자기장 생성부에 작동 전원을 인가하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기장 생성부는 상기 디스크의 가장자리 부위로 설치된 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 설치되어, 통전시 자기장을 유도하도록 균일하게 배치된 다수의 금속봉 및;

   상기 금속봉에 권선된 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 코일은 트랜지스터를 매개로 배터리와 배선되고, 상기 트랜지스터는 상기 제어부의 제어에 따라 스위칭되는 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 하우징은 상기 디스크의 가장자리 부위를 내/외측에서 감싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 브레이크 페달의 작동과 해제시 온/오프의 절환이 이루어지는 브레이크 스위치를 매개로 운전자에 의한 제동 조작을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 제동시 차속 센서를 통해 검출되는 주행 차속이 설정값 이상을 초과한 경우에 한해, 상기 자기장 생성부에 작동 전원을 인가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 냉동 효과를 이용한 디스크 냉각 장치.