KR100610930B1 - 자동차용 프리-히터 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 프리-히터 유닛에 관한 것으로서, 종래 플러그 형태의 프리-히터에서 발생되었던 냉각수 호스의 변형, 용융 내지는 발화의 위험이 없고, 산화물 형성이나 내구수명 저하의 문제점이 해소될 수 있으며, 엔진 냉간시에는 히터 코어와의 사이에서만 냉각수 경로를 설정하여 냉각수가 히터를 거쳐 엔진으로 유입된 후 냉각되어 가열 효율이 극히 저하되는 단점이 해소될 수 있는 동시에 시동 초기시의 열 손실 최소화 및 급속 난방이 가능하게 하는 자동차용 프리-히터 유닛에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리-히터 유닛은, 엔진 및 히터 코어로부터의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 유입구와, 히터 코어 및 엔진으로의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 배출구가 각각 구비된 본체와; 이 본체 내에서 상기 제1 및 제2냉각수 유입구와 히터 코어로의 냉각수 배출을 위한 상기 제1냉각수 배출구 사이에 마련된 냉각수 통로 상에 설치되는 PTC 히터와; 상기 본체 일측에 설치되어 본체 내 냉각수 경로를 절환시켜주는 밸브수단과; 상기 본체 내에 설치되어 히터 코어와의 사이 냉각수 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

프리-히터 유닛, PTC 히터, 밸브수단, 냉각수 순환 펌프, 엔진, 히터 코어

Description

자동차용 프리-히터 유닛{Pre-heater unit for automobile}

도 1은 본 발명에 따른 프리-히터 유닛의 실시예를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 밸브수단 구동상태를 보인 상태도,

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 프리-히터 유닛 적용시 밸브수단 제어상태에 따른 냉각수 경로를 보여주는 도면,

도 4는 종래의 프리-히터를 보인 도면,

도 5a와 도 5b는 종래의 냉각수 가열장치를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엔진 2 : 프리-히터 유닛

3 : 히터 코어 4 : 히터 컨트롤러

5 : ECU 201 : 본체

202 : 제1냉각수 유입구 203 : 제2냉각수 유입구

204 : 제1냉각수 배출구 205 : 제2냉각수 배출구

206 : 냉각수 통로 210 : PTC 히터

220 : 밸브수단 221 : 모터

221a : 스크류 222 : 가동블럭

224 : 밸브축 225 : 제1밸브

226 : 제2밸브 227 : 제3밸브

230 : 냉각수 순환 펌프

본 발명은 자동차용 프리-히터 유닛에 관한 것으로서, 본체 내부에 냉각수를 가열시키기 위한 PTC 히터, 냉각수 경로 설정을 위한 밸브수단, 상기 PTC 히터에 의해 가열된 냉각수를 히터 코어로 보내기 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프를 내장시켜 구성한 자동차용 프리-히터 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 운행시 엔진 연소실 내의 온도가 대략 1500℃ 이상의 고온에 달하므로, 이를 적절히 냉각시켜주지 않을 경우 엔진 몸체를 구성하는 부품의 파손, 윤활유의 점도 감소와 변질, 혼합가스의 팽창에 의한 흡입효율의 저하, 이상 연소 등이 발생되며, 엔진 작동이 악화되어 운전 불능상태를 초래하는 엔진의 과열 현상이 발생된다.

이와는 반대로, 엔진의 온도가 너무 낮은 과냉상태인 경우에는, 실린더 내로 흡입되는 무화 혼합가스의 가솔린이 충분히 가스화하지 않고 연소상태가 불량하게 되어 연료 소비량이 증가하며, 미연소 가솔린이 실린더 벽에 남아 윤활유를 희박하게 하고 엔진의 작동과 내구성에 악영향을 미친다.

이에 엔진에는 연소실, 실린더, 밸브 장치 등의 온도를 엔진의 작동에 가장 적합한 온도를 유지하기 위해 냉각시스템을 설치한다.

이러한 냉각시스템은 외부의 공기를 엔진부위로 유입하여 고온의 엔진을 냉각하는 공냉식과 냉각수를 엔진의 연소실부위로 순환시켜 고온의 엔진을 냉각시키는 수냉식이 있지만, 통상 공랭식은 상대적으로 낮은 냉각성능으로 인해 오토바이와 같은 2륜 차량 등에 이용되는 반면 수냉식은 대부분의 자동차에 사용되고 있다.

이러한, 냉각시스템 중 수냉식 냉각시스템은 물의 순환방식에 따라 자연순환식과 강제순환식으로 구분되는데, 이중 강제순환식은 자동차 엔진의 대표적인 방식으로 워터 펌프를 이용해 냉각수를 강제 순환시켜 냉각하는 방식이며, 이 방식의 주요 구성품으로는 라디에이터, 워터 펌프, 워터 재킷, 서모스탯 등이 있다.

한편, 엔진 중 디젤 엔진은 가솔린 엔진과 달리 열효율이 높아 초기 시동시부터 엔진 냉각수가 가열되기까지의 시간이 오래 걸리게 된다.

따라서, 겨울철에 디젤 엔진을 장착한 차량은 초기 시동 후에 냉각수의 가열이 늦어지게 되어 실내 난방 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 디젤 차량에서는 시동 초기에 배터리 전원을 공급받아 냉각수를 가열하는 도 4에 도시한 바와 같은 프리-히터(140)가 장착되며, 이는 엔진과 히터 유닛 사이의 냉각수 라인상에 설치된다.

상기 프리-히터(140)는 엔진 초기 시동시 연료를 가열하는 플러그와 동일한 텅스텐 소자를 이용하여 냉각수를 가열하는 방식으로 되어 있으며, 알루미늄 하우징 내부에 다수개의 플러그가 삽입된 구조로 되어 있는 바, 이 플러그에 전류를 인 가하게 되면 끝단의 텅스텐이 가열되어 냉각수 유입구 및 배출구를 통해 하우징 내부를 지나게 되는 냉각수를 가열하도록 되어 있다.

또한, 상기 프리-히터(140)는 엔진이 작동하여 냉각수의 온도가 충분한 온도에 도달하게 되면 전원이 꺼지게 되어 그 기능이 종료되도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 프리-히터에서는 엔진의 냉각수가 유출되었을 경우 하우징 내 발열부가 공기 중에 노출되고, 지속적인 열교환이 이루어지지 않게 되면서 발열부의 온도가 600 ~ 800℃로 상승하게 된다.

이러한 상태가 지속되면 발열부의 열량이 주변 냉각수 호스에 전달되어 호스를 변형, 용융 내지는 발화시키는 바, 이로 인해 차량 화재를 발생키는 문제가 있게 된다.

또한, 상기와 같은 프리-히터의 발열부가 금속재질이기 때문에 고온에서 주위 산소와 반응하여 산화물을 형성하는 바, 이로 인해 내구수명이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, PTC 소자를 이용한 냉각수 가열장치가 특허출원 제2003-12226호(2003.2.27)에 개시된 바 있으며, 이의 구성 및 구조를 첨부한 도 5a와 도 5b에 나타내었다.

이는 주변 온도에 따라 저항이 달라지는 PTC 소자를 이용하고 있는 바, 냉각수 유출로 인해 발열부가 공기 중에 노출되더라도 소정 온도(큐리 온도) 이상이 되면 저항이 급격히 증가하여 전류가 차단되는 구성으로 되어 있다.

상기 냉각수 가열장치에서는 PTC 소자(11)의 열을 냉각수에 방열하도록 되어 있는데, 이 PTC 소자(11)는 전류를 흘려주면 발열하지만 일정 온도로 상승하면 저항이 높아져 더 이상의 온도 상승이 억제되는 특성을 가진 소자이다.

상기 냉각수 가열장치는 상기와 같은 PTC 소자(11)의 열적 특성을 이용하여 냉각수를 데우는 방식으로 되어 있는 바, 히터 몸체(12) 내부에 다수개의 PTC 소자(11)를 삽입하여, 이 PTC 소자(11)에 전류를 인가함으로써 냉각수의 수온을 올리는 구조로 되어 있다.

그러나, 위와 같이 PTC 소자를 이용한 가열장치에서도 냉간시 시동 초기에는 가열된 냉각수가 히터를 거쳐 엔진으로 유입된 후 냉각되어(엔진에 열을 방출하여) 가열 효율이 극히 저하되는 단점이 있다.

또한, 엔진으로 연결된 히터 호스 내에 냉각수가 흐르면서 열 손실이 발생되고, 또한 급속 가열이 불가능하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 종래 플러그 형태의 프리-히터에서 발생되었던 냉각수 호스의 변형, 용융 내지는 발화의 위험이 없고, 산화물 형성이나 내구수명 저하의 문제점이 해소될 수 있으며, 엔진 냉간시에는 히터 코어와의 사이에서만 냉각수 경로를 설정하여 냉각수가 히터를 거쳐 엔진으로 유입된 후 냉각되어 가열 효율이 극히 저하되는 단점이 해소될 수 있는 동시에 시동 초기시의 열 손실 최소화 및 급속 난방이 가능하게 하는 자동차용 프리-히터 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 엔진과 히터 코어 사이의 냉각수 라인상에 설치되는 자동차용 프리-히터 유닛에 있어서,

엔진 및 히터 코어로부터의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 유입구와, 히터 코어 및 엔진으로의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 배출구가 각각 구비된 본체와;

상기 본체 내에서 상기 제1 및 제2냉각수 유입구와 히터 코어로의 냉각수 배출을 위한 상기 제1냉각수 배출구 사이에 마련된 냉각수 통로 상에 설치되는 PTC 히터와;

상기 본체 일측에 설치되어 본체 내 냉각수 경로를 절환시켜주는 밸브수단과;

상기 본체 내에 설치되어 히터 코어와의 사이 냉각수 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프;

를 포함하여 이루어지고, 상기 PTC 히터, 밸브수단 및 냉각수 순환 펌프가 ECU의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러에 의해 엔진 냉간시 및 온간시에 따라 구동 제어되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 밸브수단은,

상기 히터 컨트롤러에 의해 구동 제어되는 모터와;

이 모터의 회전축상에 일체 장착되는 스크류와;

이 스크류상에 장착되어 스크류 회전에 의해 전후진되는 가동블럭과;

이 가동블럭과 연결부재로 연결되어 상기 가동블럭과 함께 전후진되는 밸브축과;

상기 밸브축 양단부에 각각 일체로 장착되어 밸브축 전후 이동위치에 따라 상기 본체 내 냉각수 경로를 절환시키는 다수개의 밸브;

로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 밸브는,

상기 밸브축 일단부에 장착되되, 상기 본체 내에서 제1냉각수 유입구쪽 제1밸브실 내에 위치되어, 상기 제1냉각수 유입구와 상기 본체 냉각수 통로간에 냉각수 경로를 단속하는 제1밸브와;

상기 밸브축 타단부에 장착되되, 상기 본체 내에서 제2냉각수 유입구 및 제2냉각수 배출구쪽 제2밸브실 내에 위치되어, 상기 제2냉각수 유입구와 상기 본체 냉각수 통로간에 냉각수 경로를 단속하는 제2밸브 및 상기 제2냉각수 유입구와 상기 제2냉각수 배출구 사이의 냉각수 경로를 단속하는 제3밸브;

로 구성되고, 상기 제1밸브의 닫힘상태에서 상기 제2밸브는 냉각수 경로의 개방상태, 상기 제3밸브는 냉각수 경로의 차단상태가 되도록 밸브축상에 위치 설정된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 PTC 소자의 열적 특성을 이용하여 냉각수를 데우는 방식의 자동차 용 프리-히터 유닛으로서, 본체 내부에 냉각수를 가열시키기 위한 PTC 히터, 냉각수 경로 설정을 위한 밸브수단, 상기 PTC 히터에 의해 가열된 냉각수를 히터 코어로 보내기 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프를 내장시켜 구성한 자동차용 프리-히터 유닛에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 프리-히터 유닛은 초기 엔진 냉간시에는 상기 밸브수단이 제어됨에 의해 엔진으로의 냉각수 흐름을 차단한 상태로 상기 PTC 히터를 통해 냉각수를 가열시킨 후 히터 코어로 보내어 차실 내부로 난방용 온풍이 신속히 토출되도록 하고, 엔진 온간시에는 상기 밸브수단 제어에 의해 정상적인 유로를 형성하여 상기 PTC 히터의 오프상태에서 엔진을 거친 냉각수를 히터 코어로 보내어 엔진 열에 의해 가열된 온풍이 차실 내부로 토출되도록 하는 구성으로 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 프리-히터 유닛의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 프리-히터 유닛의 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 프리-히터 유닛에서 밸브수단의 구동상태를 설명하기 위한 작동상태도이다.

도 1은 엔진 냉간시 밸브수단 구동 제어에 의해 엔진으로의 냉각수 흐름이 차단된 상태에서 프리-히터 유닛과 히터 코어 사이의 냉각수 경로가 설정된 상태를 나타내고, 도 2는 엔진 온간시 밸브수단 구동 제어에 의해 본 발명의 프리-히터 유닛을 포함하여 엔진과 히터 코어간에 정상적인 냉각수 경로가 설정된 상태를 나타낸다.

또한, 첨부한 도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 프리-히터 유닛 적용시 밸브 수단 제어상태에 따른 냉각수 경로를 보여주는 도면이다.

먼저, 본체(201)에는 엔진(1)으로부터 워터 펌프(1a)의 펌핑력에 의해 강제 압송된 냉각수가 유입될 수 있도록 엔진(1)으로부터의 냉각수 라인(6)이 연결되는 제1냉각수 유입구(202)가 구비된다.

또한, 본체(201)에는 히터 코어(3)를 순환한 냉각수가 내부로 유입될 수 있도록 히터 코어(3)로부터의 냉각수 라인(8)이 연결되는 제2냉각수 유입구(203)가 구비된다.

또한, 본체(201)에는 상기 제2냉각수 유입구(203)를 통해 유입된 냉각수가 PTC 히터(210)를 거쳐 가열된 후 다시 히터 코어(3)로 흐를 수 있도록 PTC 히터(210)에 의해 가열된 냉각수를 히터 코어(3)로 연결된 냉각수 라인(7)으로 배출하기 위한 제1냉각수 배출구(204)가 구비된다.

또한, 본체(201)에는 상기 제2냉각수 유입구(203)를 통해 유입된 냉각수가 엔진(1)으로 흐를 수 있도록 냉각수를 엔진(1)으로 연결된 냉각수 라인(9)으로 배출하기 위한 제2냉각수 배출구(205)가 구비된다.

즉, 상기 제2냉각수 유입구(203)에는 히터 코어(3)의 배출구에 연결된 냉각수 라인(8)이 연결되고, 상기 제1냉각수 배출구(204)에는 히터 코어(3)의 유입구에 연결된 냉각수 라인(7)이 연결되는 것이다.

그리고, 본체(201) 내부에서 상기 제2냉각수 유입구(203)와 제1냉각수 배출구(204) 사이에는 제2냉각수 유입구(203)로 유입된 냉각수가 흐르도록 된 냉각수 통로(206)가 마련되고, 이 냉각수 통로(206)의 중간에 PTC 히터(210)가 설치되며, 이 PTC 히터(210)의 후방(도면상의 좌측)으로는 상기 제1냉각수 배출구(204)쪽으로 냉각수 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프(230)가 내장된다.

상기 PTC 히터(210)는 본 출원인 및 발명자에 의해 기 출원된 바 있는 특허출원 제2003-12226호(2003.2.27)에 상세히 개시된 바 있으므로, 본 명세서에서는 그 구성 및 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 PTC 히터(210)는 본체(201) 내부에 설치되며, 하측의 단자(211)를 제외한 나머지 발열되는 부분이 본체(201) 내부로 넣어져 조립된다.

상기 각 단자(211)에는 히터 컨트롤러(4)에 의해 차량 전원이 인가될 수 있도록 회로 연결되어 있는 바, 전원 인가시 PTC 히터(210) 내부의 각 PTC 소자(미도시됨)가 발열되어 냉각수 통로(206)를 흐르는 냉각수를 가열하도록 되어 있다.

그리고, 본 발명의 프리-히터 유닛(2)이 적용되는 경우, 후술하는 바와 같이, 본체(201) 내 밸브수단(220) 제어(도 1의 상태임)에 의해 엔진(1)으로의 냉각수 흐름이 차단된 상태에서 본 발명의 프리-히터 유닛(2)과 히터 코어(3)간 냉각수 경로로만 냉각수가 순환되는 바, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 이때 냉각수 경로는 프리-히터 유닛(2) →히터코어(3) →프리-히터 유닛(2)이 되며, 이때 프리-히터 유닛(2)과 히터 코어(3)간 냉각수 순환은 엔진(1)에 기설치된 워터 펌프(1a)와는 무관하므로, 본체(201) 내부에 별도 냉각수 순환 펌프(230)가 내장된다.

이 냉각수 순환 펌프(230)는 히터 컨트롤러(4)에 의해 인가되는 차량 전원으로 구동되고, 전술한 바와 같이 상기 PTC 히터(210)의 후방(도 1 및 도 2상의 우측) 제1냉각수 배출구(204)쪽으로 설치되는 바, 이에 의해 제2냉각수 유입구(203) 터 유입된 후 PTC 히터(210)에서 가열된 냉각수가 제1냉각수 배출구(204)를 통해 배출되어 히터 코어(3)로 유입, 순환되고, 또한 히터 코어(3)를 순환한 냉각수가 다시 본체(201) 내로 유입되어 PTC 히터(210)를 거치게 된다.

한편, 본 발명에 따른 프리-히터 유닛(2)은 엔진 냉간시에 ECU(5)의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러(4)에 의해 밸브수단(220)의 구동 제어가 이루어짐과 동시에 상기 PTC 히터(210)와 냉각수 순환 펌프(230)에는 전원이 공급되어 온(on) 되는 바, 이때 상기와 같이 PTC 히터(210)가 히터 코어(3)와 본 발명의 프리-히터 유닛(2) 사이를 순환하는 냉각수를 가열하게 되며, 이에 실내 난방은 상기 PTC 히터(210)에서 가열된 냉각수와 히터 코어(3)를 지나는 공기간 열교환에 의해 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 프리-히터 유닛(2)은 엔진 온간시에 ECU(5)의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러(4)에 의해 본체(201) 내 밸브수단(220)이 구동 제어(도 2의 상태임)되어 엔진(1)으로의 정상적인 냉각수 경로가 설정된 상태가 되는 바, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 엔진(1) →프리-히터 유닛(2) →히터 코어(3) →프리-히터 유닛(2) →엔진(1)의 냉각수 경로가 형성되며, 상기 PTC 히터(210)와 냉각수 순환 펌프(230)의 전원은 히터 컨트롤러(4)에 의해 차단되어 오프(off)된다.

즉, 엔진(1)으로부터 흐른 냉각수가 프리-히터 유닛 본체(201)의 제1냉각수 유입구(202)를 통해 유입된 후 본체(201) 내에서 상기 냉각수 통로(206) 및 오프상태의 PTC 히터(210)를 거쳐 본체(201)의 제1냉각수 배출구(204)를 통해 다시 배출된 후 히터 코어(3)로 흐르게 되고, 이후 히터 코어(3)를 순환 후 배출된 냉각수가 본체(201)의 제2냉각수 유입구(203)를 통해 다시 유입된 후 제2냉각수 배출구(205)를 통해 배출되어 다시 엔진(1)으로 흐르게 되는 것이다.

엔진 온간시에는 ECU(5)의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러(4)에 의해 PTC 히터(210) 및 냉각수 순환 펌프(230)로의 전원 공급은 차단된다.

이에 실내 난방은 엔진(1)에서 가열된 후 히터 코어(3)로 유입된 냉각수와 이 히터 코어(3)를 지나는 공기간 열교환에 의해 이루어지는 바, 이때는 엔진 열에 의해 실내 난방이 이루어진다.

이와 같이 엔진 냉간과 온간시 냉각수 경로가 달리 설정되는 바, 이러한 냉각수 경로 설정은 본 발명에 따른 프리-히터 유닛(2)의 본체(201) 일측에 설치된 밸브수단(220) 구동 제어에 의해 이루어진다.

상기 밸브수단(220)에 대해 상세히 설명하면, 이는 도 3a와 도 3b에 나타낸 각 냉각수 경로 설정을 위하여 프리-히터 유닛(2)의 본체(201)에 내장되는 것으로서, EUC(5)의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러(4)의 제어신호에 의해 구동이 제어되도록 되어 있다.

먼저, 상기 밸브수단(220)은 양 단부에 각각 밸브(225 ~ 227)가 일체로 장착된 구조의 밸브축(224)을 포함하며, 상기 밸브축(224) 양단부의 각 밸브(225 ~ 227)는 본체(201)에 마련된 밸브실(207,208) 내에 위치되는 바, 일단부의 제1밸브(225)는 제1냉각수 유입구(202)쪽에 마련된 제1밸브실(207)에, 타단부의 제2 및 제3밸브(226,227)는 제2냉각수 유입구(203)와 제2냉각수 배출구(205)쪽에 마련된 제2밸브실(208)에 위치된다.

또한, 히터 컨트롤러(4)에 의해 구동 제어되는 모터(221)가 본체(201) 일측에 설치되는 바, 이 모터(221)는 히터 컨트롤러(4)로부터 출력되는 제어신호에 의해 그 회전량 및 회전방향의 제어가 이루어지도록 구비된다.

그리고, 상기 모터(221)의 회전축 상에는 스크류(221a)가 길게 일체 장착되고, 이 스크류(221a) 상에는 스크류 회전에 의해 전후진되는 가동블럭(222)이 장착되는 바, 상기 스크류(221a)의 회전량 및 회전방향에 따라 가동블럭(222)의 전후진 위치가 정해지도록 되어 있다.

또한, 일단에 상기 가동블럭(222)이 일체 형성된 연결부재(223)가 가동블럭(222)과 밸브축(224)을 연결하고 있는 바, 상기 연결부재(223)의 타단이 밸브축(224)에 결합된 구조로 되어 있다.

결국, 상기 가동블럭(222)이 모터 회전축 및 스크류(221a)의 회전량 및 회전방향에 따라 스크류(221a)상에서 전후진함에 의해 밸브축(224) 또한 같은 방향으로 이동하게 된다.

여기서, 엔진 냉간시에는 본체(201) 내 PTC 히터(210) 및 냉각수 순환 펌프(230)가 가동된 상태에서 상기 가동블럭(222) 및 밸브축(224)이 모터(221) 구동 및 스크류(221a) 정회전에 의해 전진하여(도면상의 상방 이동), 밸브축(224)의 제2밸브(226)는 제2밸브실(208)에서 본체 냉각수 통로쪽 출구(208a)를 개방하는 동시에 제2냉각수 배출구(205)를 닫아주게 되고, 이와 동시에 제1밸브(225)는 제1밸브실(207)에서 본체 냉각수 통로쪽 출구(207a)를 완전히 닫아주는 바, 엔진(1)으로의 냉각수 경로가 완전 차단된다.

이때, 제2냉각수 유입구(203)로 들어온 냉각수가 냉각수 통로(206)로 유입된 후 냉각수 순환 펌프(230)의 펌핑력에 의해 히터 코어(3)로 흐르게 되며, 또한 이 히터 코어(3)를 순환한 냉각수는 다시 제2냉각수 유입구(203)로 유입되게 된다.

또한, 냉각수 통로(206)를 통해 흐르는 냉각수는 PTC 히터(210)에 의해 가열된 후 히터 코어(3)로 공급되게 된다.

이와 같이 본 발명의 프리-히터 유닛(2)에 의해 가열된 냉각수가 히터 코어(3) 내를 순환하는 바, 엔진 냉간시라 하더라도 히터 코어(3)에 의해 가열된 온풍이 신속히 차실 내부로 제공될 수 있게 된다.

반면, 엔진 온간시에는 본체(201) 내 PTC 히터(210) 및 냉각수 순환 펌프(230)가 오프된 상태에서 상기 가동블럭(222) 및 밸브축(224)이 모터(221) 구동 및 스크류(221a) 역회전에 의해 후진하여(도면상의 하방 이동), 밸브축(224)의 제2밸브(226)는 제2밸브실(208)에서 본체 냉각수 통로쪽 출구(208a)를 닫아주는 동시에 제2냉각수 배출구(205)를 열어주게 되고, 이와 동시에 제1밸브(225)는 제1밸브실(207)에서 본체 냉각수 통로쪽 출구(207a)를 열어주어 엔진(1)으로부터 흘러 들어온 냉각수가 제1밸브실(207)을 거쳐 본체 냉각수 통로(206)로 흐르도록 한다.

이때, 엔진(1)에서 가열되어 워터 펌프(1a)에 의해 강제 압송된 냉각수가 제1냉각수 유입구(202)로 유입된 후 제1밸브실(207)을 거쳐 본체 냉각수 통로(206)로 흐르게 되고, 이후 제1냉각수 배출구(204)를 통해 배출되어 히터 코어(3)를 순환하게 된다.

이와 같이 엔진에서 가열된 냉각수가 히터 코어(3) 내를 순환하게 되면서 정 상적으로 엔진(1)의 열로 가열된 온풍이 차실 내부로 제공될 수 있게 된다.

물론, 히터 코어(3) 내를 순환한 냉각수는 제2냉각수 유입구(203)를 통해 제2밸브실(208)로 유입된 후 다시 엔진(1)으로 흐르게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 프리-히터 유닛에 의하면 다음과 같은 효과가 있게 된다.

1) PTC 소자를 이용하므로, 종래 플러그 형태의 프리-히터에서 발생되었던 호스의 변형, 용융 내지는 발화의 위험이 없고, 산화물 형성이나 내구수명 저하의 문제점이 없다.

2) 엔진 냉간시에는 히터 코어와의 사이에서만 냉각수 경로가 설정되므로, 냉각수가 히터를 거쳐 엔진으로 유입된 후 냉각되어 가열 효율이 극히 저하되는 단점이 해소될 수 있고, 시동 초기시 열 손실 최소화 및 급속 난방이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 엔진 및 히터 코어로부터의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 유입구와 히터 코어 및 엔진으로의 각 냉각수 라인이 연결되는 제1 및 제2냉각수 배출구가 각각 구비된 본체와, 상기 본체 내에서 상기 제1 및 제2냉각수 유입구와 히터 코어로의 냉각수 배출을 위한 상기 제1냉각수 배출구 사이에 마련된 냉각수 통로 상에 설치되는 PTC 히터와, 상기 본체 일측에 설치되어 본체 내 냉각수 경로를 절환시켜주는 밸브수단과, 상기 본체 내에 설치되어 히터 코어와의 사이 냉각수 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 냉각수 순환 펌프를 포함하여 이루어지고, 상기 PTC 히터, 밸브수단 및 냉각수 순환 펌프가 ECU의 신호를 입력 받은 히터 컨트롤러에 의해 엔진 냉간시 및 온간시에 따라 구동 제어되는 자동차용 프리-히터 유닛에 있어서,

   상기 밸브수단은 상기 히터 컨트롤러에 의해 구동 제어되는 모터와, 이 모터의 회전축상에 일체 장착되는 스크류와, 이 스크류상에 장착되어 스크류 회전에 의해 전후진되는 가동블럭과, 이 가동블럭과 연결부재로 연결되어 상기 가동블럭과 함께 전후진되는 밸브축과, 상기 밸브축 양단부에 각각 일체로 장착되어 밸브축 전후 이동위치에 따라 상기 본체 내 냉각수 경로를 절환시키는 다수개의 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프리-히터 유닛.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 다수개의 밸브는 상기 밸브축 일단부에 장착되되, 상기 본체 내에서 제1냉각수 유입구쪽 제1밸브실 내에 위치되어 상기 제1냉각수 유입구와 상기 본체 냉각수 통로간에 냉각수 경로를 단속하는 제1밸브와, 상기 밸브축 타단부에 장착되되 상기 본체 내에서 제2냉각수 유입구 및 제2냉각수 배출구쪽 제2밸브실 내에 위치되어 상기 제2냉각수 유입구와 상기 본체 냉각수 통로간에 냉각수 경로를 단속하는 제2밸브 및 상기 제2냉각수 유입구와 상기 제2냉각수 배출구 사이의 냉각수 경로를 단속하는 제3밸브로 구성되고, 상기 제1밸브의 닫힘상태에서 상기 제2밸브는 냉각수 경로의 개방상태, 상기 제3밸브는 냉각수 경로의 차단상태가 되도록 밸브축상에 위치 설정된 것을 특징으로 하는 자동차용 프리-히터 유닛.

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