KR100999133B1 - 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동절기에 엔진에 공급되는 냉각수를 예열하기 위해 장착되는 프리 히터의 열을 이용하여 와셔액을 직접 가열함으로써 열 효율을 높일 수 있도록 고안된 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치는 프론트 히터, 리어 히터 및 프리 히터로 이루어진 프리 히터 유닛과 연결되어 와셔액을 예열하는 장치에 있어서; 와셔액이 저장된 와셔 탱크와 상기 프리 히터 사이에 와셔액이 순환될 수 있도록 배관이 마련되고, 이 배관에는 와셔액이 순환되는 것을 조절하기 위한 개폐 밸브가 설치되며, 상기 와셔 탱크에는 저장된 와셔액의 온도를 측정하는 온도 센서가 장착되고, 이 온도 센서로부터 온도 데이터를 입력받아 필요한 제어신호를 상기 개폐 밸브로 전송하는 제어부로 이루어진다.

프리 히터, 와셔액, 조절 밸브, 온도 센서

Description

프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치{Apparatus for pre-heating washer liquid using pre-heater}

도1은 종래의 와셔액 예열장치를 도시한 도면.

도2는 종래의 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치의 블럭도.

도3은 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치의 블럭도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

30: 프론트 히터 31: 리어 히터

32: 프리 히터 33: 권선식 배관

34: 권선식 배관 35: 와셔 탱크

36: 개폐 밸브 37: 순환 펌프

38: 온도 센서 39: 제어부

40: 와셔 펌프 41: 분사 노즐

본 발명은 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동절기에 엔진에 공급되는 냉각수를 예열하기 위해 장착되는 프리 히터의 열 을 이용하여 와셔액을 직접 가열함으로써 열 효율을 높일 수 있도록 고안된 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 와이퍼를 이용하여 윈드 실드 글래스(wind shield glass)를 닦아서 시야를 확보할 수 있도록 하고 있으며, 이 때 세척력을 높이기 위해 와셔액이 사용된다. 이 와셔액은 상기 와이퍼의 일측에 마련된 분사 노즐에 의해 글래스 상에 분사되도록 구성된다. 추운 겨울철에 와셔액을 사용하는 때에는 글래스 상에 분사된 와셔액이 결빙되어 오히려 운전자의 시야를 방해하는 경우가 종종 발생한다. 따라서 이를 방지하기 위해 와셔액을 예열하여 사용하는데, 그 일 예가 도1에 도시되어 있다. 이 예열장치는 고온의 냉각수가 지나가는 라디에이터의 열을 이용하여 와셔액을 예열하는 것으로서, 자동차의 윈드 실드 글래스를 닦기 위한 와셔액이 저장된 와셔 탱크(1), 상기 와셔액이 공급되어 분사 노즐(2)을 통하여 분사되도록 마련된 연결 배관(3), 상기 와셔 탱크(1)와 연결 배관(3) 사이에 연결되며 라디에이터(4)의 상부 탱크(5)를 관통하도록 설치된 열교환라인(6)으로 구성된다.

와셔액을 예열하는 또 다른 장치가 도2에 도시되어 있다. 이는 라디에이터(4)의 열을 이용하는 도1의 예와 달리 동절기 냉각수를 가열을 위하여 장착되는 프리 히터의 열을 이용한다. 통상적으로, 차량의 실내 난방은 운전자가 차량에 탑승하여 시동을 건 후 어느 정도의 시간이 경과되어야만 가능하다. 이는 차량의 실내 난방을 위한 난방장치가 엔진에서 일정 정도 가열된 냉각수를 이용하기 때문이며, 특히 동절기나 한냉지 등에서 시동 전 냉각수의 온도가 지나치게 낮아져 있는 경우 에는 차량의 시동성조차 떨어지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 버스 등의 상용차에서는 차량의 시동 유무와 상관없이 차량에 탑재된 배터리를 이용한 프리 히터(pre-heater)가 설치된다. 이 프리 히터는 차량의 차량의 실내 공기를 급속히 난방시켜주는 장치로서, 온(on) 작동된 후 차량의 실내 난방과 시동성이 좋아지기 전까지 차량의 냉각수를 급속히 가열시켜주고, 시동을 건 후 냉각수의 온도가 엔진 열에 의해 소정 온도로 상승하면 자동 오프(off)되도록 되어 있다.

이 프리 히터 유닛은 크게 내부에 버너가 장착되어 냉각수를 가열하는 프리 히터(12)가 마련되고, 이 프리 히터(12)에 의해 가열된 냉각수는 프론트 히터(10)와 리어 히터(11)를 따라 순환되면서 차내 공기와 열교환을 일으켜 난방이 되도록 구성된다. 상기 프리 히터 유닛이 이루는 순환 배관 상에는 전환 밸브(13)가 설치되어 가열된 냉각수가 와셔 탱크(14) 내부를 통과한 후 호스(16)를 통해 다시 상기 프리 히터 유닛의 순환 배관으로 연결된다. 상기 호스(16) 상에는 냉각수가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크 밸브(17)가 설치된다. 와셔 탱크(14) 내부를 통과하는 배관은 열 효율을 향상시키기 위해 권선식 배관(15)으로 구성된다. 또한, 상기 와셔 탱크(14)에는 와셔액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(21)가 설치되고 이 온도 센서(21)로부터 온도 데이터를 입력받아 필요한 제어신호를 상기 전환 밸브(13)로 전송하는 제어부(20)가 마련된다. 한편, 상기 와셔 탱크(14)에는 예열된 와셔액을 자동차의 윈드 실드 글래스로 분사하는 분사 노즐(19)과 연결된 배관이 마련되고, 이 배관 상에는 상기 와셔액을 분사시키는 와셔 펌프(18)가 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치는 다음과 같이 작동된다. 상기 온도 센서(21)로부터 전송된 온도 데이터로부터 와셔액의 온도가 기준치 이하로 냉각된 경우 제어부(20)는 상기 전환 밸브(13)를 작동시켜 프리 히터(12)에 의해 가열된 냉각수가 와셔 탱크(15) 내부로 유입되도록 해준다. 유입된 냉각수는 권선식 배관(15)을 통과하는 동안 와셔액과 열교환되고 호스(16)를 통해 다시 프리 히터 유닛으로 이송된다. 이 열교환에 의해 예열된 와셔액은 와셔 펌프(18)에 의해 분사 노즐(19)을 통해 윈드 실드 글래스로 분사된다.

상기한 종래의 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치는 프리 히터에서 발생되는 열을 이용하여 와셔액을 예열한다는 장점은 있으나, 프리 히터에 의해 가열된 냉각수를 중간 매체로 하여 간접적으로 와셔액을 가열하기 때문에 열 효율이 떨어질 뿐만 아니라 와셔 탱크(14) 내에 권선식 배관이 설치되어 와셔액의 저장 공간이 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 와셔 탱크와 프리 히터 사이에 배관을 마련하여 와셔액이 프리 히터 내부로 순환될 수 있도록 함으로써, 와셔액이 프리 히터의 열에 의해 직접 가열될 수 있도록 하여 열 효율을 향상시킬 수 있는 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치를 마련하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예 열장치는 프론트 히터, 리어 히터 및 프리 히터로 이루어진 프리 히터 유닛과 연결되어 와셔액을 예열하는 장치에 있어서; 와셔액이 저장된 와셔 탱크와 상기 프리 히터 사이에 와셔액이 순환될 수 있도록 배관이 마련되고, 이 배관에는 와셔액이 순환되는 것을 조절하기 위한 개폐 밸브가 설치되며, 상기 와셔 탱크에는 저장된 와셔액의 온도를 측정하는 온도 센서가 장착되고, 이 온도 센서로부터 온도 데이터를 입력받아 필요한 제어신호를 상기 개폐 밸브로 전송하는 제어부로 이루어진다.

또한, 상기 프리 히터 내에 설치된 배관은 열 효율을 향상시키기 위해 권선식 배관으로 구성된다. 또한, 상기 배관에는 와셔액의 순환을 원활하게 하기 위한 순환 펌프가 설치된다. 한편, 상기 와셔 탱크에는 차량의 윈드 쉴드 글래스를 향하도록 마련된 분사 노즐과 연결된 배관이 마련되고, 이 배관에는 와셔액을 분사시키는 와셔 펌프가 설치된다.

이하에서 도3을 참조로 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치의 구성을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 엔진의 냉각수를 가열하기 위한 장치로서 프리 히터 유닛이 마련된다. 이 프리 히터 유닛은 내부에 버너가 설치되어 냉각수를 직접 가열하는 프리 히터(32)와 이 프리 히터(32)와 연통된 프론트 히터(30) 및 리어 히터(31)로 구성된다. 프리 히터(32)에서 가열된 냉각수는 상기 프론트 히터(30)와 리어 히터(31)를 통과하는 동안 차안의 실내 공기를 데워서 난방이 되도록 해준다. 상기 프리 히터(32) 내부를 통과하는 배관은 권선식 배관(33)을 이루어 냉각수가 프리 히터(32) 내부에 머무르는 시간 및 접촉 면적을 증가시킴으로써 열 효율을 향상시킨다.

한편, 와셔액이 저장된 와셔 탱크(35)와 상기 프리 히터(32) 사이에는 와셔액이 순환될 수 있도록 배관이 마련되며, 이 배관에는 와셔액이 순환되는 것을 조절하기 위한 개폐 밸브(36)가 설치된다. 상기 와셔 탱크(35)에는 저장된 와셔액의 온도를 측정하는 온도 센서(38)가 장착되고, 이 온도 센서(38)로부터 온도 데이터를 입력받아 필요한 제어신호를 상기 개폐 밸브(36)로 전송하는 제어부(39)가 마련된다. 이와 같이 본 발명에 따르면 와셔액이 직접 프리 히터(32) 내부로 순환되면서 가열되기 때문에 도2에서와 같이 와셔 탱크(35) 내부에 냉각수가 지나가는 배관을 마련할 필요가 없어 와셔액 저장 공간을 충분히 확보할 수 있다.

한편, 프리 히터(32) 내부를 통과하는 배관 또한 열 효율을 향상시키기 위하여 권선식 배관을 이루어진다. 이와 같이 권선식 배관으로 구성하면 와셔액이 프리 히터(32) 내부에 머무르는 시간 및 접촉 면적이 증가됨으로써 버너의 열 효율을 향상시킬 수 있다는 것은 이미 상기한 바와 같다.

한편, 상기 와셔 탱크(35)와 프리 히터(32)를 연결하는 배관에는 와셔액의 순환을 원활하게 해주는 순환 펌프(37)가 설치된다. 상기 프리 히터(32) 내에서 가열된 뜨거운 와셔액과 상기 와셔 탱크(35) 내에 저장된 차가운 와셔액 사이의 온도차에 의해 자연적인 대류 현상이 발생하여 예열된 와셔액이 와셔 탱크(35) 내로 유입될 수는 있으나, 상기 온도차가 크지 않아 대류에 의한 흐름이 원활하지 못할 경우를 대비하여 순환 펌프(37)를 설치함으로써 예열된 와셔액을 강제적으로 순환시킬 수 있도록 해준다.

마지막으로, 상기 와셔 탱크(38)에는 차량의 윈드 실드 글래스를 향하도록 마련된 분사 노즐(41)과 연결된 배관이 마련되고, 이 배관에는 와셔액을 분사시키는 와셔 펌프(40)가 설치된다. 예열된 와셔액은 상기 분사 노즐(41)을 통해 원드 실드 글래스에 분사되어 동절기 글래스에 발생된 성애 및 결빙된 이물질을 쉽게 제거한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치는 다음과 같이 작동된다. 먼저, 제어부(39)는 와셔 탱크(35)에 설치된 온도 센서(38)로부터 온도 데이터를 입력받아 탱크 내에 저장된 와셔액의 온도를 실시간으로 측정한다. 측정된 온도 데이터로부터 와셔액의 온도가 기준치 이하로 과냉각되었음을 감지하면 제어부(39)는 상기 조절 밸브(36)로 제어 신호를 전송하여 이를 개방시킨다.

이에 따라, 프리 히터(32)에 의해 예열된 와셔액이 와셔 탱크(35)로 유입된다. 온도차에 의한 대류가 원활하지 못한 경우에는 상기 순환 펌프(37)를 작동시켜 예열된 와셔액이 강제로 유입될 수 있도록 해준다. 유입된 와셔액의 양만큼 와셔 탱크(35) 내에 저장되어 있던 차가운 와셔액이 다시 프리 히터(32)로 유입되어 계속 순환된다.

일정 시간 경과 후, 상기 온도 센서(38)로부터 입력받은 온도 데이터로부터 와셔 탱크(35) 내에 저장된 와셔액의 온도가 기준치 이상으로 가열되었음을 감지하면, 제어부(39)는 다시 상기 조절 밸브(36)로 제어신호를 전송하여 이를 폐쇄한다. 이로써 프리 히터에 의해 예열된 와셔액이 와셔 탱크(35)로 유입되는 것을 막아 와셔액이 과열되지 않도록 해준다.

이렇게 과열된 와셔액은 운전자의 조작에 따라 분사 노즐(41)을 통해 윈드 실드 글래스로 분사되어 동절기 글래스 상에 발생된 성애 등을 효과적으로 제거함으로써, 운전자의 전방 시야를 확보할 수 있도록 해준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치에 의하면, 와셔액이 프리 히터의 열원으로부터 직접 가열될 수 있도록 해줌으로써 열 효율을 향상시킨다. 또한, 종래와 같이 와셔 탱크 내에 냉각수 배관을 설치할 필요가 없어 와셔액 저장 공간을 충분히 확보할 수 있다.

Claims (4)

1. 프론트 히터(30), 리어 히터(31) 및 프리 히터(32)로 이루어진 프리 히터 유닛과 연결되어 와셔액을 예열하는 장치에 있어서;

   와셔 탱크(35)에 저장된 와셔액이 와셔 탱크(35)로부터 유출된 후 다시금 와셔 탱크(35)로 되돌아 오도록 와셔액을 순환시키는 배관이 상기 와셔 탱크(35)에 설치되고, 이 배관은 상기 배관을 따라 순환하는 워셔액이 상기 프리 히터(32)에 의해 직접적으로 가열되도록 상기 프리 히터(32) 내부를 지나도록 설치되며, 이 배관에는 와셔액이 순환되는 것을 조절하기 위한 개폐 밸브(36)가 설치되고, 상기 와셔 탱크(35)에는 저장된 와셔액의 온도를 측정하는 온도 센서(38)가 장착되며, 이 온도 센서(38)로부터 온도 데이터를 입력받아 필요한 제어신호를 상기 개폐 밸브(36)로 전송하는 제어부(39)로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프리 히터(32) 내에 설치된 배관은 열 효율을 향상시키기 위해 권선식 배관(33)으로 구성된 것을 특징으로 하는 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 배관에는 와셔액의 순환을 원활하게 하기 위한 순환 펌프(37)가 설치된 것을 특징으로 하는 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와셔 탱크(35)에는 차량의 윈드 실드 글래스를 향하도록 마련된 분사 노즐(41)과 연결된 배관이 마련되고, 이 배관에는 와셔액을 분사시키는 와셔 펌프(40)가 설치된 것을 특징으로 하는 프리 히터를 이용한 와셔액 예열장치.

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