KR20040103597A - 자동차용 보조 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 보조 난방시스템에 관한 것으로, 냉각수가 적정온도를 유지하면 보조히터가 공기유로를 막지 않도록 하여 풍량을 증가시킴으로써 난방성능을 높일 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템은, 공조기 케이스(10) 내부의 히터 코어(H) 하류측에 회동 가능하게 설치되는 보조히터(20)와; 상기 보조히터를 회전시키는 구동모터(40)와; 그리고, 엔진 워밍업시 상기 보조히터를 작동시키면서 공기가 상기 보조히터를 통과하도록 보조히터의 배치상태를 유지하고, 상기 실내온도가 설정치 이상이면 상기 보조히터를 공기유로를 막지 않도록 상기 구동모터를 통해 회전시키고 동시에 상기 보조히터의 히팅 작동을 정지시키는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진다. 이에 의하여, 엔진의 워밍업시에는 히터코어를 통과하면서 온도가 상승된 공기가 상기 보조히터를 통과하여 온도가 더 상승되며, 냉각수가 적정온도로 상승되면 상기 보조히터가 회전되어 공기유로를 막지 않는다.

Description

자동차용 보조 난방시스템{SUBSIDIARY-HEATING SYSTEM FOR CAR}

본 발명은 자동차용 보조 난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시동 초기에는 보조히터에 의해 차 실내를 빠른 시간 내에 난방할 수 있고, 냉각수가 적정온도로 상승되어 히터코어로만 난방하는 경우에는 보조히터에 의한 공기측 압력손실을 제거함으로써 풍량을 증가시킬 수 있도록 한 자동차용 보조 난방시스템에 관한 것이다.

자동차용 난방장치는, 엔진에서 나오는 고온의 냉각수가 히터코어를 지나 다시 엔진으로 귀환하는 순환 중에 히터코어를 통과하는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 고온의 냉각수와 열교환시켜 고온으로 상승시키고, 이 고온의 공기를 실내에 공급함으로써 실내를 난방하는 것이다.

상기와 같은 난방장치는, 엔진에 의해 냉각수가 충분히 가열된 상태를 전제로 한 것이므로, 냉각수가 충분히 가열되지 않은 상태에서는 냉풍이 차 실내로 공급되어 난방의 효과를 기대할 수 없다. 특히, 외기의 온도가 낮은 동절기에는 엔진 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로 엔진의 구동력으로 냉각수의 온도를 난방이 안정화되는 온도까지 높이는데는 긴 시간이 필요하다. 또한 디젤 엔진 차량의 경우에는 가솔린 엔진에 비하여 발열량이 낮으므로 차 실내를 적정온도로 난방하는데 더욱 오랜 시간이 걸리고, 차량의 윈드실드 글래스에 발생된 성에를 제거하는데 오랜 시간이 걸리는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 차량 엔진의 워밍업시 차 실내를 빠른 시간내에 적정 온도로 난방할 수 있는 보조히터가 채용된 공조장치가 제안된 바 있다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 자동차용 공조장치는, 블로어 유닛(미도시)과, 공조유닛(1)을 포함하여 이루어진다.

상기 블로어 유닛은 스크롤 케이스와, 상기 스크롤 케이스의 내부에 설치되어 공기를 축방향으로 흡입하여 원주방향으로 토출하는 블로어 팬과, 그리고, 상기 블로어 팬을 구동시키는 블로어 모터로 이루어진다.

공조유닛(1)은, 공조기 케이스(2)와, 공조기 케이스(2)의 내부에 블로어 유닛측에서부터 차례로 설치되는 증발기(E) 및 히터코어(H)와, 히터코어(H)의 후방 하류측에 설치되는 보조히터(3)를 포함하여 이루어진다. 공조기 케이스(2)에는 공기를 차 실내로 공급하기 위한 벤트들이 갖추어진다. 벤트들로는 차창에 발생된 성에를 제거하기 위해 차창을 향해 공급되도록 하는 디프로스트 벤트(4), 공기가 차내 탑승자의 상반신을 향해 공급되도록 하는 페이스 벤트(5) 및 차내 바닥을 향해 공급되도록 하는 플로어 벤트(6) 등이 있다. 각 벤트(4)(5)(6)들은 각각의 도어(4a)(5a)(6a)에 의해 개폐된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 자동차용 공조장치의 작용을 설명하면, 난방장치를 가동하면 블로어 유닛에 의해 흡입된 공기가 히터코어(H)를 통과하면서 히터코어(H) 내부를 따라 흐르는 냉각수와 열교환되어 온도가 상승되며, 이어서, 그 하류의 보조히터(3)를 통과하면서 온도가 더 상승된 후 차 실내에 공급된다. 이와 같이 공기가 히터코어(H)를 통과하면서 온도가 상승된 후 보조히터(3)를 통해 그 온도가 더 상승되어 냉각수가 적정온도로 상승되지 못한 엔진의 워밍업시에도 차 실내를 충분히 난방할 수 있게 된다. 한편, 냉각수가 충분히 가열되어 냉각수에 의해서 차 실내를 난방할 수 있게 되면 보조 히터(3)가 불필요하므로 보조히터(3)의 가동을 정지시킨다. 보조히터(3)는 공기유로 상에 설치된 상태에서 전원이 차단되어 그 자신을 통과하는 공기의 온도와 열교환하지 않게 된다.

이와 같이 보조히터가 작동하지 않는 상태에서 공기는 히터코어(H)를 통과하면서 온도가 상승되고, 이어서, 그 하류측의 보조히터(3)를 통과한 후, 차 실내에 공급된다. 공기가 보조히터(3)를 통과할 때 보조히터(3)는 작동되지 않으므로 보조히터(3)에 의한 공기의 온도 변화는 없다.

그러나, 종래 기술에 따른 자동차용 보조 난방시스템에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

냉각수가 일정 온도로 상승되면 보조히터(3)는 작동을 하지 않지만, 이 보조히터(3)가 계속해서 공기유로를 막고 있기 때문에 공기흐름을 방해하게 되므로 압력손실이 발생되어 풍량이 적어지고, 결과적으로 난방성능이 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 엔진의 워밍업시에는 차 실내를 빠른 시간 내에 난방할 수 있고, 한편 보조히터에 의한 공기측 압력손실이 발생되지 않도록 하여 풍량을 극대화할 수 있도록 한 자동차용 보조 난방시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 공조장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템이 적용된 공조장치를 도시한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 보조 난방시스템의 가동을 제어하기 위한 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템의 작용 상태도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 공조기 케이스, 20 : 보조히터

30 : 보조히터 케이스, 40 : 구동모터

S1, S2 : 리미트 스위치, 50 : 냉각수 온도센서

60 : 컨트롤러

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템은, 공조기 케이스(10) 내부의 히터 코어(H) 하류측에 회동 가능하게 설치되는 보조히터(20)와; 상기 보조히터를 회전시키는 구동모터(40)와; 그리고, 엔진 워밍업시 상기 보조히터를 작동시키면서 공기가 상기 보조히터를 통과하도록 보조히터의 배치상태를 유지하고, 상기 실내온도가 설정치 이상이면 상기 보조히터를 공기유로를 막지 않도록 상기 구동모터를 통해 회전시키고 동시에 상기 보조히터의 히팅 작동을 정지시키는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조히터가 최대 위치에 도달하면 상기 보조히터의 회전을 정지시키도록 상기 컨트롤로에 신호를 보내는 리미트 스위치(S1)(S2)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 컨트롤러는 엔진 워밍업시 수온조절기의 냉각수 온도센서에 의한 냉각수 감지온도가 설정치보다 낮을 때 상기 보조히터를 히팅 작동시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템에 따르면, 공조기 케이스(10) 내부의 공기유로 상에 블로어 유닛에 의해 송풍되는 공기의 온도를 상승시키는 보조히터(20)가 설치된다.

보조히터(20)는 히터코어(H)를 통과하면서 온도가 상승된 공기의 온도를 더상승시킬 수 있도록 히터코어(H)의 후방 하류측에 설치될 수 있다.

도 3에서 보이는 바와 같이, 엔진의 워밍업시에는 보조히터(20)가 공기유로 상에 배치되어 공기가 보조히터(20)를 통과하도록 하고, 히터(H)만으로도 차내를 난방할 수 있도록 냉각수가 적정 온도로 상승되면 보조히터(20)가 공기유로를 통한 공기의 흐름을 방해하지 않도록 회전 가능하게 설치될 수 있다.

보조히터(20)는 보조히터 케이스(30)를 통해 공조기 케이스(10)에 회전 가능하게 설치된다. 보조히터 케이스(30)는 보조히터(20)의 일측과 상/하부를 감싸도록 대략 디귿자 형태로 이루어지면서 상/하부에는 공조기 케이스(10)에 회전 가능하게 고정되는 힌지부(31)(32)가 각각 형성된다.

보조히터(20)는 구동수단을 매개로 하여 자동으로 회전될 수 있다.

보조히터 구동수단은, 도 3에서 보이는 바와 같이, 구동축(41)이 보조히터 케이스(30)의 힌지(31)에 기어트레인을 매개로 하여 연결되어 보조히터 케이스(30)를 회전시키는 구동모터(40)가 채용될 수 있다.

히터코어(H)는 엔진을 순환하면서 온도가 상승한 냉각수를 열교환매체로 하여 공기의 온도를 상승시키는 것으로, 엔진의 시동 초기시에는 냉각수의 온도가 낮기 때문에 보조히터(20)에 의해 히터코어(H)를 통과한 공기의 온도를 높이도록 하며, 냉각수가 적정 온도로 상승되면 히터코어(H) 독자적으로도 차 실내를 난방할 수 있으므로 이렇게 되면 보조히터(20)의 작동이 정지되는 동시에 작동정지 상태의 보조히터(20)는 공기의 흐름을 방해하기 때문에 공기유로를 막지 않도록 회동될 수 있다.

보조히터(20)는 냉각수의 온도/엔진구동시간에 의해 그 위치가 제어될 수 있다. 즉, 냉각수 온도를 인자로 하여 제어하는 경우에는 냉각수 온도센서(50)에 의해 검출된 냉각수의 온도가 일정치 이하이면 컨트롤러(60)는 보조히터(20)를 작동시키면서 공기가 보조히터(20)를 거치도록 공기유로에 배치되도록 하고, 냉각수 온도가 일정치로 상승되어 냉각수를 매개로 하여 차 실내를 충분히 난방할 수 있게 되면 보조히터(20)의 작동을 정지시키는 동시에, 공기유로를 막지 않도록 이동시킨다.

그리고, 엔진의 구동시간에 의해 보조히터(20)를 제어하는 경우에는 타이머에 의해 엔진의 시동시부터 시간을 체크하여 엔진의 워밍업으로부터 일정 시간동안에는 보조히터(20)를 작동시키는 동시에 공기유로에 배치되도록 하고, 엔진의 워밍업으로부터 일정 시간이 경과되면 보조히터(20)의 작동을 정지시키는 동시에, 공기유로를 막지 않도록 보조히터(20)를 이동시킨다. 한편 미도시된 타이머에 의해 구동모터(40)를 제어하는 방법도 고려할 수 있는데, 이 경우에는 냉각수 온도가 적정수준으로 상승될 때까지의 시간을 산출하여 셋팅할 수 있다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 보조히터(20)가 공기유로를 가로지르는 최대 위치 및 공기유로를 막지 않도록 회동된 최대 위치에는 보조히터(20)의 위치를 검출하기 위한 리미트 스위치(S1)(S2)가 각각 설치될 수 있다. 즉, 보조히터(20)에 의해 제1 및 제2리미트 스위치(S1)(S2)가 온 작동되면 보조히터(20)가 최대 위치에 도달하였으므로 구동모터(40)를 통해 보조히터(20)의 회전을 정지시키는 것이다.

보조히터(20)로는 PTC 소자(positive temperature coefficient device)를 이용한 히터가 사용될 수 있으며, 컨트롤러(60)는 PTC 보조히터(20)가 공기유로를 가로지르는 방향으로 배치되면 전류가 공급되어 자신을 통과하는 공기의 온도를 상승시키며, 반대로, 공기유로를 막지 않도록 배치되면 전류를 차단하여 작동이 멈추도록 제어한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템의 작용은 다음과 같다.

차량의 시동직후 난방장치를 가동하면, 엔진을 순환한 냉각수가 히터코어(H)에 유입되어 블로어 팬(미도시)에 의해 공기가 히터코어(H)를 통과하면서 공기가 상승된다. 시동직후에는 냉각수 온도가 저온이므로 냉각수를 열교환매체로 하는 히터코어(H)로는 차 실내를 빠른 시간 내에 충분히 난방할 수 없으므로 보조히터(20)가 히터코어(H) 직후방의 공기유로에 배치된다.

시동직후 난방장치가 가동되면 냉각수가 가열되지 않아 수온조절기의 냉각수 온도센서(50)의 감지온도가 설정치보다 낮으므로 컨트롤러(60)의 출력신호에 의해 보조히터(20)에 전류가 인가되어 열을 발생하게 된다.

히터코어(H)를 통과하여 온도가 상승된 공기는 공기유로를 따라 공기유로에 배치된 히터코어(H) 하류측의 보조히터(20)를 통과하여 보조히터(20)에서 발산되는 고온의 열에 의해 그 온도가 더 상승된 후 차 실내에 공급된다.

공기가 히터코어(H)와 보조히터(20)를 통과하여 히터코어(H)만 통과할 때보다 그 온도가 높기 때문에 엔진의 워밍업시 냉각수가 저온이지만 차 실내를 빠른 시간 내에 충분히 난방할 수 있다.

한편, 공기가 히터코어(H)와 보조히터(20)를 통과한 후 온도가 상승되어 차 실내를 난방하는 중에 엔진을 순환하는 냉각수의 온도가 점차 상승하여 상기 감지온도가 설정치 이상일 경우 공기가 히터코어(H)만 통과하여도 충분히 차 실내를 난방할 수 있게 되며, 이와 같이 냉각수의 온도가 설정치보다 높아지면 보조히터(20)를 사용하지 않아도 되므로 컨트롤러(60)에 의해 보조히터(20)에 인가되는 전류가 차단된다. 보조히터(20)의 가동은 전술한 바와 같이, 냉각수 온도, 엔진 워밍업 시간을 근거로 하여 타이머에 의해 정지시킬 수 있다.

컨트롤러는 보조히터(20)의 작동을 정지시키는 동시에 보조히터(20)를 회전시켜 공기유로에서 벗어나도록 구동모터(40)를 구동시킨다. 구동모터(40)의 회전력에 의해 보조히터(20)가 보조히터 케이스(30)를 매개로 하여 도 3의 실선과 같이 회전하여 막고 있던 공기유로를 서서히 개방한다. 보조히터(20)가 회전되다가 제1리미트 스위치(S1)가 온 작동되면 컨트롤러는 보조히터(20)가 최대 위치에 도달하였음을 판단하여 구동모터(40)를 정지시킨다.

이렇게 되면, 히터코어(H)를 통과하면서 온도가 높아진 공기는 보조히터(20)의 간섭을 받지 않고 보조히터(20)가 차지하고 있던 공기유로를 통과한 후 차 실내에 공급된다.

한편, 엔진이 정지되면 초기 난방시 보조히터(20)를 이용할 수 있도록 컨트롤러는 구동모터(40)를 구동시켜 보조히터(20)가 원위치로 복귀되도록 한다. 구동모터(40)에 의해 보조히터(20)가 회전되어 공기유로를 막게 되며, 보조히터(20)가 회전되다가 제2리미트 스위치(S2)가 온 작동되면 컨트롤러에 의해 보조히터(20)의회전이 정지된다.

따라서, 보조히터(20)가 엔진의 워밍업시에는 공기유로에 배치되어 공기의 온도를 높이고, 냉각수가 적정온도로 상승되어 냉각수에 의해서 난방할 수 있게 되면 공기유로에서 벗어나게 되므로 공기측 압력손실이 없다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 보조 난방시스템에 의하면, 엔진의 워밍업시에는 공기가 보조히터를 통과하여 차내를 빠른 시간 내에 난방할 수 있고, 또한, 냉각수가 적정온도로 상승하여 보조히터를 사용하지 않아도 될 경우에는 보조히터가 공기유로를 막지 않기 때문에 풍량이 증가되므로 난방성능을 높일 수 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 공조기 케이스(10) 내부의 히터 코어(H) 하류측에 회동 가능하게 설치되는 보조히터(20)와; 상기 보조히터를 회전시키는 구동모터(40)와; 그리고, 엔진 워밍업시 상기 보조히터를 작동시키면서 공기가 상기 보조히터를 통과하도록 보조히터의 배치상태를 유지하고, 상기 실내온도가 설정치 이상이면 상기 보조히터를 공기유로를 막지 않도록 상기 구동모터를 통해 회전시키고 동시에 상기 보조히터의 히팅 작동을 정지시키는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 난방시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조히터가 최대 위치에 도달하면 상기 보조히터의 회전을 정지시키도록 상기 컨트롤로에 신호를 보내는 리미트 스위치(S1)(S2)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 난방시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨트롤러는 엔진 워밍업시 수온조절기의 냉각수 온도센서에 의한 냉각수 감지온도가 설정치보다 낮을 때 상기 보조히터를 히팅 작동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 난방시스템.