KR101600505B1 - 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 냉각팬이 송풍하는 공기를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 송풍제설부, 엔진의 배기가스를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 배기제설부, 및 수신된 제설작업 명령에 따라 상기 송풍제설부와 상기 배기제설부를 제어하는 제어부를 포함함으로써 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용하여 친환경적으로 제설작업을 수행한다.

Description

엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차 {Eco-friendly snow removing vehicle using engine waste heat and exhaust gas}

본 발명은 자동차 엔진의 폐열과 배기가스의 열기를 이용한 친환경 제설 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철 엔진의 냉각팬으로 방출되는 폐열과 엔진의 배기가스를 노면을 향해서 배출하여 노면의 눈이나 얼음을 해빙하는 자동차에 관한 것이다.

우리나라에서 주로 쓰이는 제설제는 염화칼슘이다. 염화칼슘은 제설제로서의 성능이 가장 우수하고 가격이 저렴하며 공장에서 대량으로 생산할 수 있어서 공급이 편리하기 때문에 가장 대표적인 제설제로 사용되고 있다. 그러나 염화칼슘은 식물의 생육에 지장을 주며 차량을 부식시킬 뿐만 아니라, 도로를 부식시켜 곳곳에 ‘포트 홀’이라 불리는 구멍을 만들어 교통사고의 위험성을 높이고 있다. 또한 도로 근처의 하천으로 흘러들어가 인근지역의 농작물의 생장을 방해하고 식수원의 수질오염을 유발하기도 한다. 따라서 이러한 염화칼슘의 문제점으로 인해서 이를 대체할 수 있는 다양한 친환경적인 제설방안이 제안되고 있다.

대표적인 것이 음식물 쓰레기를 재활용해 만든 친환경 제설제이다. 음식물 쓰레기에서 대체 물질을 뽑아낸 뒤 정밀 여과막을 이용해 유기산을 농축시켜 눈을 잘 녹게 하는 친환경적인 장점을 가지고 있다고 한다. 하지만, 이런 친환경 제설제의 가장 큰 문제점은 일반 염화칼슘에 비해 가격이 높다는 점이다.

최근 환경 규제에 따라 인증을 받은 친환경 제설제만을 구매 공급하기로 해 제설제 비용의 증가 문제가 불가피해진 상황이다. 유해 성분이 없는 캐나다 화산석 천연 광물질로 만들어진 에코트랙션이라는 친환경 제설제는 염화칼슘에 비하여 5배 이상의 고가이다. 또한 친환경 제설제는 살포한지 한 시간이 지나야 효과를 발휘하는 것으로 알려져 폭설로 피해가 예상되는 상황이 급박한 지역에서 사용하기에는 문제가 있다는 지적도 있다.

제설제 구입 비용을 감소시키고 제설제 사용에 따른 환경 문제를 방지하기 위해서 배기가스를 이용한 제설 방안들이 제안되고 있다.

등록특허공보 제10-1060458호 (2011.8.29.)

본 발명은 자동차 엔진의 폐열과 배기가스의 열기를 사용하여 제설제의 사용으로 인한 차량 및 도로의 부식과 환경 오염을 방지하면서 제설 비용을 저감할 수 있는 친환경 제설 자동차를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 엔진의 냉각팬이 송풍하는 공기를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 송풍제설부, 엔진의 배기가스를 가열하고 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 배기제설부 및 제설작업 명령에 따라 상기 송풍제설부와 상기 배기제설부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배기제설부는 엔진의 배기가스를 자동차의 후방쪽으로 배출하는 제1배기배출부, 엔진의 배기가스를 노면쪽으로 배출하는 제2배기배출부, 상기 제어부의 신호에 따라 엔진의 배기가스를 상기 제1배기배출부 또는 상기 제2배기배출부 중 하나로 배출하도록 전환하는 배기제어밸브 및 상기 제2배기배출부로 배출되는 엔진의 배기가스를 가열하는 배기히터를 포함한다.

상기 제2배기배출부는 엔진의 배기가스를 수평으로 분배하는 분배관과 상기 분배관의 하부에 출구가 노면쪽으로 향하도록 일정간격으로 형성된 배기분출노즐을 포함한다.

상기 제어부는 제설작업 명령을 수신했을 때, 상기 배기히터를 작동하여 배기가스를 가열하고, 엔진의 배기가스를 상기 제2배기배출부로 배출하도록 상기 배기제어밸브를 제어한다.

상기 송풍제설부는 엔진의 전방에 배치된 제1라디에이터와 제1라디에이터 전방에 배치되어 엔진의 전방쪽으로 송풍하는 제1냉각팬으로 구성된 제1냉각부, 엔진의 하방에 배치된 제2라디에이터와 제2라디에이터의 하방에 배치되어 엔진의 하방인 노면쪽으로 송풍하는 제2냉각팬으로 구성된 제2냉각부, 엔진의 냉각수 입구에 설치되어 제어부의 신호에 따라 엔진으로 유입되는 냉각수를 상기 제1라디에이터 또는 상기 제2라디에이터 중 하나로부터 공급받도록 전환하는 제1냉각수제어밸브 및 엔진의 냉각수 출구에 설치되어 제어부의 신호에 따라 엔진으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제1라디에이터 또는 상기 제2라디에이터 중 하나로 배출하도록 전환하는 제2냉각수제어밸브를 포함한다.

상기 제어부는 제설작업 명령을 수신했을 때, 엔진으로 유입되는 냉각수를 상기 제2라디에이터로부터 공급받도록 상기 제1냉각수제어밸브를 제어하고, 엔진으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제2라디에이터로 배출하도록 상기 제2냉각수제어밸브를 제어하며, 상기 제1냉각팬을 끄고 상기 제2냉각팬을 작동하도록 제어한다.

본 발명에 의한 자동차 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설자동차를 이용하면, 제설제의 사용으로 인한 차량 및 도로의 부식과 환경 오염을 방지하면서 제설 비용을 저감할 수 있다.

도 1은 종래 자동차 엔진의 냉각 공기 및 배기 가스의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 제2배기배출부를 나타내는 개략도이다.

이하 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변경될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명시 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에거 본 발명을 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 종래 자동차 엔진의 냉각팬에 의한 폐열의 방출과 배기가스의 배출을 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 종래 자동차의 엔진(1)의 냉각수는 라디에이터(2)에 유입되고 라디에이터(2)에 유입된 냉각수의 폐열은 냉각팬(3)의 송풍으로 인해서 자동차의 전방으로 배출된다. 또한, 종래 자동차 엔진의 배기가스는 배기관(4)을 통해서 자동차의 후방으로 배출된다. 본 발명은 종래 자동차에서 배출되는 냉각팬에 의한 폐열과 배기가스를 노면쪽, 즉, 자동차의 하방으로 배출하여 노면의 눈이나 얼음을 해빙하는 장치이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차를 나타내는 개략도이다.

본 발명에 따른 친환경 제설 자동차는 엔진(10)의 냉각팬이 송풍하는 공기를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 송풍제설부(21,22,26,25,31,32)와 엔진의 배기가스를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 배기제설부(41,42,43,44) 및 제설작업 명령에 따라 상기 송풍제설부와 상기 배기제설부를 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

본 발명의 친환경 제설 자동차는 제설작업 명령에 따라 제설 작업을 수행하게 된다. 도로에 눈이 적설되거나 결빙이 발생하는 등 제설 작업이 필요한 경우 자동차 내부에서 수동으로 제어부(60)에 제설작업 명령을 입력할 수 있다. 또한 서버를 통해서 자동 또는 수동으로 제설작업 명령을 무선으로 송신할 수 있는데, 이 경우 통신부(50)는 제설작업 명령을 수신하여 제어부(60)로 전송한다.

본 발명에서 통신부(50)를 통해서 무선으로 다수의 차량에 장착된 친환경 제설 자동차의 작동을 제어할 경우에는 버스, 택시 등의 대중교통 수단이나 청소차와 같은 관용 차량 등 다수의 차량에 본 발명의 친환경 제설 장치를 설치하고 서버를 통해 무선으로 제설작업을 명령을 송신하여 도시 전체의 범위에서 효율적으로 제설 작업을 실시할 수 있다. 디지털 방송신호, 휴대 전화신호, 라디오 신호 등 다양한 방식의 무선 송수신 방식이 통신부(50)의 통신을 위해 사용될 수 있다. 입력된 제설작업 명령은 제어부(60)로 전송되고, 제어부(60)는 본 발명의 친환경 제설 자동차를 제어하여 제설 작업을 시작한다.

본 발명의 송풍제설부 엔진(10)의 전방에 배치된 제1라디에이터(21)와 제1라디에이터(21) 전방에 배치되어 엔진의 전방쪽으로 송풍하는 제1냉각팬(31)으로 구성된 제1냉각부, 엔진의 하방에 배치된 제2라디에이터(22)와 제2라디에이터(22)의 하방에 배치되어 엔진의 하방인 노면쪽으로 송풍하는 제2냉각팬(32)으로 구성된 제2냉각부, 엔진의 냉각수 입구에 설치되어 제어부(60)의 신호에 따라 엔진(10)으로 유입되는 냉각수를 상기 제1라디에이터(21) 또는 상기 제2라디에이터(22) 중 하나로부터 공급받도록 전환하는 제1냉각수제어밸브(25), 엔진(10)의 냉각수 출구에 설치되어 제어부(60)의 신호에 따라 엔진(10)으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제1라디에이터(21) 또는 상기 제2라디에이터(22) 중 하나로 배출하도록 전환하는 제2냉각수제어밸브(26)를 포함한다.

또한, 본 발명의 배기제설부는 엔진(10)의 배기가스를 자동차의 후방쪽으로 배출하는 제1배기배출부(41)와 엔진(10)의 배기가스를 노면쪽으로 배출하는 제2배기배출부(42)와 제어부(50)의 신호에 따라 엔진(10)의 배기가스를 상기 제1배기배출부(41) 또는 상기 제2배기배출부(42) 중 하나로 배출하도록 전환하는 배기제어밸브(43) 및 배기가스를 가열하는 배기히터(44)를 포함한다. 배기히터(44)로는 자동차의 배터리를 전원으로 하는 전기 히터를 사용하는것이 바람직하다.

본발명의 친환경 제설 자동차의 제어부(60)는 통신부(50)를 통해서 제설작업 명령을 수신했을 때 엔진(10)으로 유입되는 냉각수를 상기 제2라디에이터(22)로부터 공급받도록 상기 제1냉각수제어밸브(25)를 제어하고, 엔진(10)으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제2라디에이터(22)로 배출하도록 상기 제2냉각수제어밸브(26)를 제어하며, 제1냉각팬(31)을 끄고 상기 제2냉각팬(32)을 작동하며, 배기히터(44)를 작동하여 엔진의 배기가스를 가열하고, 엔진(10)의 배기가스를 제2배기배출부(42)로 배출하도록 배기제어밸브(43)를 제어한다. 이와 같은 제어를 통해서 엔진 냉각수의 폐열과 가열된 엔진의 배기 가스가 모두 자동차의 하방, 즉, 노면 쪽으로 배출됨으로써 노면에 쌀인 눈이나 얼음을 녹여 제설 및 제빙 작업을 수행하게 된다.

도 3은 본 발명에 적용된 제2배기배출부(42)를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제2배기배출부(42)는 배기제어밸브(43)에 연결되고, 엔진의 배기가스를 수평으로 분배하는 분배관(421)과 분배관(421)의 하부에 출구가 노면쪽으로 향하도록 일정간격으로 형성된 배기분출노즐(422)을 포함하며, 배기제어밸브(43)와 분배관(421) 사이의 배기 통로의 외부에 배기히터(44)가 설치되어 있다.

본 발명의 친환경 제설 자동차는 배기히터(44)를 통해 엔진의 배기가스를 가열하여 노면으로 배출함으로써 배기가스의 온도를 상승시켜 제설 효과를 향상시킨다.

또한, 본 발명의 친환경 제설 자동차는 제2배기배출부(42)를 구성하는 분배관(421)을 통해서 엔진에서 유출되는 배기가스를 수평으로 분배하여 배기분출노즐(422)로 노면을 향하여 배출함으로써 자동차 하방 노면의 넓은 면적에 엔진의 배기가스를 분사하여 자동차 하방의 노면에 적설된 눈이나 얼음을 고르게 녹일 수 있다.

통상적으로 자동차 엔진에는 배기가스의 정화를 위해서 근접촉매(CCC, Close-Coupled Catalyst Converter)와 하부촉매(UCC, Under-floor Catalyst Converter)의 두개의 촉매가 장착된다. 배기가스의 온도는 엔진에서 배출되어 하류로 갈수록 그 온도가 떨어지게 되는데, 본 발명에서 높은 제설 효율을 얻기 위해서는 높은 온도의 배기가스를 배출하여야 한다. 따라서 본 발명에서는 배기제어밸브(43)를 엔진에 가까운 근접촉매(CCC)의 하류에 배치하고 배기제어밸브(43)에 분배관(421)을 연결함으로써 고온의 배기가스를 노면에 배출하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 분배관(421)의 내부에 3원배기정화촉매(3-way Catalyst Converter)를 설치하여 하부촉매(UCC)의 역할을 수행하게 함으로써 배기가스를 정화하는 것이 바람직하다.

10: 엔진 21: 제1라디에이터
22: 제2라디에이터 25: 제1냉각수제어밸브
26: 제2냉각수제어밸브 31: 제1냉각팬
32: 제2냉각팬 41: 제1배기배출부
42: 제2배기배출부 43: 배기제어밸브
44: 배기히터 50: 통신부
60: 제어부 421: 분배관
422: 배기분출노즐

Claims (5)

1. 엔진의 냉각팬이 송풍하는 공기를 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 송풍제설부;
   엔진의 배기가스를 가열하고 노면을 향해서 배출하여 노면을 제설하는 배기제설부; 및
   제설작업 명령에 따라 상기 송풍제설부와 상기 배기제설부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 배기제설부는 엔진의 배기가스를 자동차의 후방쪽으로 배출하는 제1배기배출부; 엔진의 배기가스를 노면쪽으로 배출하는 제2배기배출부; 상기 제어부의 신호에 따라 엔진의 배기가스를 상기 제1배기배출부 또는 상기 제2배기배출부 중 하나로 배출하도록 전환하는 배기제어밸브; 및 상기 제2배기배출부로 배출되는 엔진의 배기가스를 가열하는 배기히터;를 포함하고,
   상기 제2배기배출부는 엔진의 배기가스를 수평으로 분배하는 분배관;과 상기 분배관의 하부에 출구가 노면쪽으로 향하도록 일정간격으로 형성된 배기분출노즐;을 포함하며,
   상기 배기제어밸브를 엔진에 가까운 근접촉매(CCC)의 하류에 배치하고 상기 배기제어밸브에 상기 분배관이 연결되며, 상기 분배관의 내부에 3원배기정화촉매 (3-way Catalyst Converter)를 설치한 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 제설작업 명령을 수신했을 때,
   상기 배기히터를 작동하여 배기가스를 가열하고, 엔진의 배기가스를 상기 제2배기배출부로 배출하도록 상기 배기제어밸브를 제어하는 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차.
4. 제1항에 있어서,
   상기 송풍제설부는
   엔진의 전방에 배치된 제1라디에이터와 제1라디에이터 전방에 배치되어 엔진의 전방쪽으로 송풍하는 제1냉각팬으로 구성된 제1냉각부;
   엔진의 하방에 배치된 제2라디에이터와 제2라디에이터의 하방에 배치되어 엔진의 하방인 노면쪽으로 송풍하는 제2냉각팬으로 구성된 제2냉각부;
   엔진의 냉각수 입구에 설치되어 상기 제어부의 신호에 따라 엔진으로 유입되는 냉각수를 상기 제1라디에이터 또는 상기 제2라디에이터 중 하나로부터 공급받도록 전환하는 제1냉각수제어밸브; 및
   엔진의 냉각수 출구에 설치되어 상기 제어부의 신호에 따라 엔진으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제1라디에이터 또는 상기 제2라디에이터 중 하나로 배출하도록 전환하는 제2냉각수제어밸브;를 포함하는 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 제설작업 명령을 수신했을 때,
   엔진으로 유입되는 냉각수를 상기 제2라디에이터로부터 공급받도록 상기 제1냉각수제어밸브를 제어하고,
   엔진으로부터 유출되는 냉각수를 상기 제2라디에이터로 배출하도록 상기 제2냉각수제어밸브를 제어하며,
   상기 제1냉각팬을 끄고 상기 제2냉각팬을 작동하도록 제어하는 엔진의 폐열 및 배기가스를 이용한 친환경 제설 자동차.

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