KR101771182B1 - 자동차 워셔액 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자동차 워셔액 히팅장치는, 차량의 워셔액 탱크와 워셔액 분사장치 사이에 장착되어 워셔액을 가열시켜 주는 장치인데, 상기 히팅장치는, 상부가 개방되고 하부는 밀폐되며 중공부(中空部)가 형성된 원통 형상이고, 하단부분에 워셔액 탱크와 연결되는 입수관과, 상단부분에 워셔액 분사장치와 연결되는 출수관을 구비한 하우징; 상기 하우징의 개방된 상부를 폐쇄하면서 하우징과 결합되고, 배터리로부터 전력을 공급받아 히팅장치에 공급하는 전력공급부; 상기 하우징의 중공부에 위치하게 되고, 상하방향으로 관통되는 구멍이 형성된 다중관로 구조의 발열체와, 상기 발열체의 상단과 하단에 각각 결합된 단자와, 상기 전력공급부와 연결되는 전원선이 양 단자에 각각 구비되어 구성된 히터; 상기 하우징 내에 설치되어 워셔액의 흐름을 감지하는 압력센서; 히팅장치의 동작을 제어하는 제어기판을 포함하여 구성되고, 상기 전력공급부를 통해 공급된 전력에 의해 발열체가 가열되면서 워셔액이 발열체의 다중관로를 관통하는 사이에 가열되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 워셔액 히팅장치{Heating apparatus of washer liquid for vehicle}

본 발명은 자동차 워셔액 히팅장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 겨울철 차량의 글라스에 끼는 성에나 얼음, 폭설시 내리는 눈 등을 녹여 제거하고, 차량 글라스에 붙은 각종 오염물질을 제거하는 데 세척력을 높이기 위해 워셔액을 가열하여 워셔액 분사장치에 공급하는 자동차 워셔액 히팅장치에 관한 것이다.

차량에는 윈드실드 글라스 또는 리어 윈도우글라스 위에서 일정한 회전각을 가지고 회동하면서 이물질을 제거하거나, 눈이나 비가 내릴 때에 유리면을 깨끗이 청소하여 운전자의 시야를 확보하는 와이퍼가 구비되어 있다. 이러한 와이퍼를 구동시켜 윈드실드 글라스나 리어 윈도우글라스에 묻은 이물질을 제거하고자 할 때, 마른 글라스 표면에서 와이퍼가 작동하게 되면 와이퍼 블레이드가 손상될 수 있으므로 분사장치를 통해 워셔액을 글라스에 미리 분사시켜 준다.

자동차의 실내에서 운전자가 스위치(레버)를 조작하면 워셔액 탱크에 저장된 워셔액이 펌프의 작동에 의해 노즐을 통해 글라스에 분사되고, 이때 와이퍼가 함께 구동하여 이물질을 제거하게 된다. 그런데, 겨울철과 같이 날씨가 추운 계절에는 워셔액이 차갑기 때문에 유리창에 붙은 각종 이물질의 제거가 힘들고, 글라스에 성에가 생기거나 수분이 결빙되어 쉽게 제거되지 않아 주행중 안정적인 시야 확보가 힘들 뿐만 아니라 와이퍼 구동시에 차량 글라스에도 스크래치가 생기게 된다는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 특허등록 제1327041호 "차량의 워셔액 분사장치 및 그 방법", 특허등록 제1585653호 "차량용 분사장치" 등과 같이 워셔액의 분사압력을 조절한다든가 워셔액에 마이크로버블을 생성하여 세정력을 높이기 위한 기술이 출현하였다.

한편, 워셔액을 가열하여 분사시키는 기술을 예로 들면, 특허등록 제1252216호 "차량용 워셔액 가열장치 및 그 가열 제어방법"은 차량의 냉각수와 워셔액을 열교환하여 고온의 워셔액을 분사시키는 기술인데, 냉각수 온도만으로는 워셔액의 온도를 50℃ 이상으로 높여 주기가 곤란하고, 가열장치의 구조가 매우 복잡하며, 워셔액을 가열하기 위한 가열장치가 공간을 너무 많이 차지하기 때문에 차량의 엔진룸에 가열장치의 설치공간 확보에 문제가 있다.

또한, 특허등록 제1436344호 "차량용 워셔액 히터 시스템"은 하우징 내부에 워셔액이 흐르는 유로관을 복수개 배치하고, 유로관 사이에 인접하여 배치된 유로관의 일부와 접촉하는 히터봉을 설치하여, 유로관과 히터봉의 접촉면적을 넓히도록 한 시스템인데, 유로관 가열을 위한 별도의 히터봉이 구비되어야 하므로 구조가 복잡하고, 단면(斷面)이 원형 형상인 유로관이 전체적으로 가열되지 않고 히터봉과 접촉된 부분만 가열되기 때문에 워셔액이 부분적으로 가열되게 되며, 워셔액이 가열된 유로관과 접촉되는 면적이 작기 때문에 급속가열 효과가 크지 않고, 소형화가 힘들어서 복잡하고 좁은 차량의 엔진룸에 가열장치의 설치공간을 확보하기가 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 겨울철 차량의 글라스(windshield)에 끼는 성에나 얼음 또는 폭설시 내리는 눈 등을 녹여서 제거하고 글라스에 붙은 각종 오염물질을 제거하기 위해 워셔액을 분사할 때, 워셔액과 발열체 사이의 접촉면적을 최대로 할 수 있는 다중관로 구조를 갖는 히터를 사용하여 워셔액이 다중관로를 통과하는 사이에 워셔액을 급속 가열하여 분사장치에 공급함으로써 워셔액의 세척력을 높일 수 있는, 자동차 워셔액 히팅장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 자동차 워셔액 히팅장치는, 차량의 워셔액 탱크와 워셔액 분사장치 사이에 장착되어 워셔액을 가열시켜 주는 장치인데, 상기 히팅장치는, 상부가 개방되고 하부는 밀폐되며 중공부(中空部)가 형성된 원통 형상이고, 하단부분에 워셔액 탱크와 연결되는 입수관과, 상단부분에 워셔액 분사장치와 연결되는 출수관을 구비한 하우징; 상기 하우징의 개방된 상부를 폐쇄하면서 하우징과 결합되고, 배터리로부터 전력을 공급받아 히팅장치에 공급하는 전력공급부; 상기 하우징의 중공부에 위치하게 되고, 상하방향으로 관통되는 구멍이 형성된 다중관로 구조의 발열체와, 상기 발열체의 상단과 하단에 각각 결합된 단자와, 상기 전력공급부와 연결되는 전원선이 양 단자에 각각 구비되어 구성된 히터; 상기 하우징 내에 설치되어 워셔액의 흐름을 감지하는 압력센서; 히팅장치의 동작을 제어하는 제어기판을 포함하여 구성되고, 히터의 하부에는 물막이판이 설치되고, 물막이판이 일정 높이에서 하우징의 내벽과 발열체의 외주면 사이를 폐쇄하여, 워셔액 탱크에서 입수관을 통해 하우징으로 들어오는 워셔액이 모두 발열체의 다중관로로 유입되도록 안내되어, 상기 전력공급부를 통해 공급된 전력에 의해 발열체가 가열되면서 워셔액이 발열체의 다중관로를 관통하는 사이에 가열되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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바람직하게는, 다중관로는 탄화규소(SiC) 재질로 제작되고, 단면(斷面)이 사각형 형상인 허니컴(honeycomb) 구조이다.

바람직하게는, 전력공급부에는 퓨즈가 장착되어 히팅장치가 일정온도 이상으로 상승할 경우에는 전력 공급을 차단하도록 제어하며, 전력공급부의 하부에는 방열판이 부착되어 전력공급부가 과열되지 않도록 냉각시켜 준다.

본 발명의 자동차 워셔액 히팅장치는, 격벽이 많은 다중관로 구조의 히터를 사용하기 때문에 워셔액이 다중관로의 격벽 사이를 지나면서 직접 가열되기 때문에 열교환효율이 매우 높으며, 다중관로 구조의 발열체 재질로 탄화규소(SiC)를 사용하므로 내열성 및 순간가열속도가 매우 우수하여 발열체의 순간 발열온도가 300℃/sec 정도까지 상승하고, 발열체의 단면(斷面)이 다각형(특히 사각형으로 된 벌집 모양의 허니컴 구조)이기 때문에 워셔액과 발열체가 직접 접촉되는 면적이 매우 커서 열효율이 매우 높으므로 히팅장치를 대용량이면서 소형화할 수 있다. 또한, 워셔액과 발열체 사이의 접촉면적이 넓어서 워셔액의 급속 가열(워셔액의 목표온도 65℃ 내외)이 가능하여 구조가 간단하고 콤팩트(기존제품의 크기보다 1/2 정도) 하게 할 수 있으므로, 공간이 좁은 차량의 엔진룸에 설치공간 확보가 수월하여 히팅장치의 설치가 유리하다.

도 1은 본 발명에 따른 워셔액 히팅장치의 작동 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 워셔액 히팅장치의 단면도이다.
도 3은 워셔액 히팅장치에 장착되는 히터를 촬영한 사진이다.

본 발명에 따른 자동차 워셔액 히팅장치의 가장 큰 기술적 특징은, 다중관로 구조의 탄화규소 발열체를 사용하여 구조가 간단하고 콤팩트하며 워셔액과 발열체 사이의 접촉면적이 넓어서 워셔액을 순간 급속가열하여 분사장치에 공급함으로써 추운 겨울철에도 워셔액의 세척력을 현저하게 높였다는 점이다.

본 발명의 자동차 워셔액 히팅장치는 워셔액 탱크와 워셔액 분사장치 사이에 장착되어 워셔액을 가열시켜 워셔액 분사장치에 공급해 주는 장치인데, 히팅장치(10)는, 하우징(11)과, 하우징(11) 내부에 설치되는 히터(13)와, 히터(13)에 전력을 공급하면서 하우징(11)의 뚜껑 역할을 하는 전력공급부(12)와, 압력센서(16) 및 제어기판(15)을 기본적인 구성으로 구비하게 된다.

하우징(11)은 상부가 개방되고 하부는 밀폐되며 중공부(中空部)가 형성된 원통 형상이고, 하우징(11)의 하단부분에 설치되고 워셔액 탱크와 연결되어 워셔액을 하우징(11) 내부로 공급하는 입수관(111)과, 하우징(11)의 상단부분에 설치되어 워셔액 분사장치로 가열된 워셔액을 공급하게 되는 출수관(112)을 구비하여 구성된다. 하우징(11)은 내부에 히터(13)가 설치되고, 하우징(11)의 중공부(中空部)는 히터(13)의 발열체(131)에서 가열된 워셔액이 담겨있는 저장통 역할을 하게 된다.

전력공급부(12)는 하우징(11)의 개방된 상부를 폐쇄하면서 하우징과 결합되는 뚜껑 역할을 하고, 전력공급부(12)의 본체(121)에는 전원을 공급하는 전원선이 연결된다. 히팅장치(10)의 전원은 차량의 배터리 전원을 사용하는데, 본체(121)의 상면에 연결된 외부전원선(122)의 (+) 및 (-)선의 각 일단(一端)은 배터리 및 차체와 각각 연결되고, 히터(13)에 전력을 공급하는 내부전원선(123)이 본체(121)의 하면에 연결된다. 또한, 전력 공급시 고전류(60∼70A 정도)에 의해 본체(121)가 과열되기 때문에 본체(121)의 하면 일측으로는 본체(121)가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉각시켜 주기 위한 방열판(124)을 설치하는 것이 바람직하다.

전력공급부(12)의 본체(121) 상면에 연결된 외부전원선(122)은 본체(121)와 납땜으로 연결되어 본체(121)의 온도가 일정 이상으로 상승하며 납땜 부분이 녹아서 전력 공급이 자동으로 차단되게 되고, 또한, 전력공급부(12)의 본체(121) 상면에 별도의 퓨즈(125)를 장착하여 히팅장치(10)가 일정 온도 이상으로 상승할 경우에는 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것이 바람직하다.

히터(13)는 하우징(11)의 내부에 형성된 중공부에 위치하게 되는데, 상하방향으로 관통되는 다수의 구멍이 형성된 다중관로 구조의 발열체(131)와, 발열체(131)의 상단과 하단에 각각 결합된 단자(132)와, 양 단자(132)에는 전원선(133)이 각각 연결되어 구성된다. 다중관로는 관통된 구멍의 단면(斷面)을 원형 또는 다각형 등 여러 형상으로 할 수 있으나 사각형상의 허니컴(honeycomb) 구조로 하는 것이 가장 바람직하고(허니컴 구조라 하여 단면이 반드시 육각형일 필요는 없고, 사각형인 것이 더 바람직하며, 본 명세서에서는 동일하다), 재질은 내열성과 순간가열속도가 매우 우수한 탄화규소(SiC)를 사용하는 것이 바람직하다.

전력공급부(12)의 본체(121) 하단으로 돌출된 내부전원선(123)과 히터의 단자(132)에 연결된 전원선(133)이 서로 연결되어 발열체(131)에 전력이 공급되고, 탄화규소로 제작된 발열체(131) 자체가 저항 역할을 하기 때문에 발열체(131)가 가열되면서 발열체(131)의 다중관로를 형성하는 격벽 사이를 관통하는 워셔액이 직접 가열되게 된다. 본 발명은 히터의 발열체(131)를 다중관로 구조의 히터를 사용하기 때문에 열효율이 매우 높으며, 발열체(131) 재질로 탄화규소(SiC)를 사용하기 때문에 내열성 및 순간가열속도가 매우 우수하여 발열체의 순간 발열온도가 300℃/sec 정도까지 상승하고, 발열체(131)가 허니컴 구조와 같은 다공(多孔) 구조로 격벽이 많기 때문에 표면적이 매우 넓으므로 워셔액과 발열체(131)가 접촉하는 면적이 넓어서 순간가열과 가열효율이 매우 높아서 히팅장치(10)가 대용량이면서 소형화가 가능하다.

압력센서(16)는 워셔액의 흐름을 감지하기 위한 것으로, 하우징(11)의 측벽에 설치되고, 압력센서(16)에 의해 워셔액의 흐름이 감지될 경우에만 발열체(131)에 전원을 인가하게 된다. 또, 전력공급부(12)의 본체(121) 하단에 온도감지센서(14)를 돌출되게 설치하여 출수관(112)으로 배출되는 워셔액의 온도를 감지하고, 워셔액이 일정 온도 이상으로 상승하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다. 물론 온도감지센서(14)의 설치 위치는 변경 가능하다.

제어기판(15)은 히팅장치(10)의 동작을 제어하는 구성인데, 압력센서(16)에 의해 워셔액의 흐름이 감지될 경우에만 발열체(131)에 전원을 인가하도록 제어하고, 온도감지센서(14)에 의해 워셔액의 온도가 일정 이상으로 상승할 경우에는 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것이 바람직하다.

히터(13)의 발열체(131) 하부에 있는 단자(132)의 외측으로는 물막이판(17)을 설치하는 것이 바람직한데, 물막이판(17)은 실리콘 등으로 제작되고 중심부에 구멍이 뚫린 판상(板狀)의 부재이다. 물막이판(17)이 일정 높이에서 하우징(11)의 내벽과 발열체(131)의 외주면 사이를 폐쇄하여, 워셔액 탱크에서 입수관(111)을 통해 하우징(11)으로 들어오는 워셔액이 모두 발열체(131)의 다중관로로 유입되도록 안내하게 되므로, 가열효율을 현저하게 높일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 히팅장치 11 : 하우징
111 : 입수관 112 : 출수관
12 : 전력공급부 121 : 본체
122 : 외부전원선 123 : 내부전원선
124 : 방열판 125 : 퓨즈
13 : 히터 131 : 발열체
132 : 단자 133 : 전원선
14 : 온도감지센서 15 : 제어기판
16 : 압력센서 17 : 물막이판

Claims (4)

1. 차량의 워셔액 탱크와 워셔액 분사장치 사이에 장착되어 워셔액을 가열시켜 주는 워셔액 히팅장치에 있어서,
   상기 히팅장치는,
   상부가 개방되고 하부는 밀폐되며 중공부(中空部)가 형성된 원통 형상이고, 하단부분에 워셔액 탱크와 연결되는 입수관과, 상단부분에 워셔액 분사장치와 연결되는 출수관을 구비한 하우징;
   상기 하우징의 개방된 상부를 폐쇄하면서 하우징과 결합되고, 배터리로부터 전력을 공급받아 히팅장치에 공급하는 전력공급부;
   상기 하우징의 중공부에 위치하게 되고, 상하방향으로 관통되는 구멍이 형성된 다중관로 구조의 발열체와, 상기 발열체의 상단과 하단에 각각 결합된 단자와, 상기 전력공급부와 연결되는 전원선이 양 단자에 각각 구비되어 구성된 히터;
   상기 하우징 내에 설치되어 워셔액의 흐름을 감지하는 압력센서;
   히팅장치의 동작을 제어하는 제어기판;
   을 포함하여 구성되고,
   상기 히터의 하부에는 물막이판이 설치되고, 물막이판이 일정 높이에서 하우징의 내벽과 발열체의 외주면 사이를 폐쇄하여, 워셔액 탱크에서 입수관을 통해 하우징으로 들어오는 워셔액이 모두 발열체의 다중관로로 유입되도록 안내하게 되어,
   상기 전력공급부를 통해 공급된 전력에 의해 발열체가 가열되면서 발열체의 다중관로를 관통하는 워셔액이 가열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 워셔액 히팅장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 다중관로는 탄화규소(SiC) 재질로 제작된 허니컴(honeycomb) 구조인 것을 특징으로 하는 자동차 워셔액 히팅장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전력공급부의 하부에는 방열판이 부착되어 전력공급부를 냉각시켜 주도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 워셔액 히팅장치.

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