KR20090044751A - 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 헤더와 상기 헤더의 일측에 결합되는 탱크로 구성되어 일정거리 이격되어 설치되는 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크와; 상기 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크 사이에 양단이 끼워져 고정되며 냉각수 유로를 형성하는 다수개의 튜브와, 상기 튜브 사이에 구비된 방열핀으로 구성된 코어부와; 상기 코어부의 공기유통방향 상류 또는 하류에 구비되는 발열수단과; 상기 발열수단이 상기 코어부의 공기유통방향 상류 또는 하류에 고정되도록 하는 고정케이스부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
히터코어, 냉각수, 보조난방, 보조발열, 튜블라히터

Description

차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법{AUXILIARY HEATING APPARATUS AND THE CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 코어부로 이루어진 히터코어의 공기유통방향 상류 또는 하류에 구비된 발열수단에 의해 차량내 난방성능이 향상되도록 한 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 실내를 난방하기 위한 난방시스템이 설치되어 있다. 차량 실내의 난방을 목적으로 하는 상기 난방시스템은 엔진의 주위를 따라 흐르면서 가열된 냉각수가 히터코어를 거쳐 다시금 엔진으로 복귀되는 과정에서 블로어 유닛의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜, 송풍공기를 온기상태로 하여 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 난방한다.
도 1은 종래의 히터코어를 나타낸 것으로 도시된 바와 같이 상기 히터코어(190)는 헤더(111, 121)와 상기 헤더(111, 121)의 일측에 결합되는 탱크(112, 122)로 이루어져 일정거리 이격되어 설치되는 제 1헤더탱크(110) 및 제 2헤더탱크(120)와, 상기 제 1헤더탱크(110) 및 제 2헤더탱크(120) 사이에 양단이 끼워져 고정되며 냉각수 유로를 형성하는 다수개의 튜브(131)와 상기 튜브(131) 사이에 구비되는 방열핀(132)으로 구성된 코어부(130)로 이루어져 있다.
상기와 같은 구조의 히터코어(100)는, 제 1헤더탱크(110)의 일측에 형성된 입구 파이프(181)를 통해 엔진으로부터 가열된 고온의 냉각수가 유입되고 이렇게 유입된 고온의 냉각수는 상기 튜브(131)를 통해 이동하며, 상기 방열핀(132)과 외부공기와 열교환을 거친 후 제 2헤더탱크(120)의 일측에 형성된 출구 파이프(182)를 통해 다시금 엔진으로 배출된다.
이러한 구조로 이루어진 차량의 난방시스템은 엔진이 가동된 후 상기 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 자동차 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 까지는 장시간이 소요되고, 또 근래의 엔진은 그 성능이 크게 향상되어서 시동 초기에 냉각수의 가열시간이 길어지게 되어 엔진 가동 후 초기 난방의 효과를 기대할 수 없다는 문제점이 발생하였다.
위와 같은 문제점을 해결하고자 차량 실내 난방을 담당하는 히터코어의 전방에 전열선을 구비하여 상기 전열선의 발열에 의해 난방을 기대하기 어려운 동절기 또는 시동 초기에 난방효과를 기대할 수 있도록 하였으나, 상기 히터코어의 전방에 전열선을 설치하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 상기 전열선의 내구성이 취약하여 차량의 주행 중 발생되는 진동 내지 충격에 의해 상기 전열선이 손상되기 쉬워 충 분한 효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 히터코어의 공기유통방향 상류 또는 하류에 발열수단을 구비하여, 시동 초기 난방효율이 향상되도록 한 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 히터코어로부터 연장된 고정케이스부에 상기 발열수단이 고정되도록 하여 조립공수 감소 및 생산성이 향상되도록 한 차량용 보조난방장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량용 보조난방장치는 헤더와 상기 헤더의 일측에 결합되는 탱크로 구성되어 일정거리 이격되어 설치되는 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크와; 상기 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크 사이에 양단이 끼워져 고정되며 냉각수 유로를 형성하는 다수개의 튜브와, 상기 튜브 사이에 구비된 방열핀으로 구성된 코어부와; 상기 코어부의 공기유통방향 상류 또는 하류에 구비되는 발열수단과; 상기 발열수단이 상기 코어부의 공기유통방향 상류 또는 하류에 고정되도록 하는 고정케이스부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고정케이스부는 상기 탱크 또는 헤더로부터 연장된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열수단에는 난류형성수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 발열수단은 튜블라 히터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 보조난방장치의 제어방법은, 배터리에 구비된 전압센서에 의해 배터리의 전압을 측정하는 전압측정단계(S1); 수온센서에 의해 냉각수 온도를 측정하는 수온 측정단계(S2); 배터리의 전압이 기준전압 이상이고, 냉각수의 온도가 기준온도 이하일 경우 발열수단에 전원을 공급하는 전원공급단계(S3); 상기 발열수단에 의해 공기를 가열하는 공기가열단계(S4); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 시동 초기에 상기 발열수단에 의해 초기 난방성능의 향상이 가능할 뿐만 아니라, 상기 발열수단이 고정되는 고정케이스부가 상기 히터코어로부터 연장형성되어 조립공수의 감소 및 생산성이 향상된다는 특유의 작용효과가 있다.
또한, 상기 발열수단으로 내구성이 우수한 튜블라 히터가 적용됨에 따라 상기 발열수단의 유지보수비용이 절감되고 안정적인 난방이 가능하다는 작용효과가 있다.
상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 히터코어의 보조난방장치 및 이의 제어방법에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 차량용 보조난방장치의 다른 실시예를 나타낸 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 또 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 튜블라 히터를 나타낸 사시도이며, 도 10은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 보조난방장치는 일정거리 이격되어 설치되는 제 1, 2헤더탱크(10, 20)와 상기 제 1, 2헤터탱크(10, 20) 사이에 설치된 코어부(30)로 이루어진 히터코어(90)와, 상기 히터코어(90)의 공기유통방향 상류 또는 하류에 고정된 발열수단(40), 및 상기 발열수단(40)이 상기 히터코어(90)에 고정되도록 하 는 고정케이스부(50)로 이루어진다.
상기 히터코어(90)를 구성하는 제 1, 2헤더탱크(10, 20)는 제 1, 2헤더(11, 21)와 상기 제 1, 2헤더(11, 21)의 일측에 각각 결합되는 제 1, 2탱크(12, 22)로 이루어지며, 상기 코어부(30)는 내부에 냉각수 유로가 형성된 다수개의 튜브(31)와 열교환 효율이 향상되도록 상기 다수개의 튜브(31) 사이에 구비된 방열핀(32)으로 이루어진다.
이와 같이 구성된 상기 히터코어(90)에 고정되는 상기 발열수단(40)은 배터리 또는 발전기로부터 전원을 인가받아 엔진의 냉간 시 즉, 시동 초기에 차량실내에 신속한 난방이 가능하도록 하는 것으로 상기 히터코어(90)의 공기 흐름방향 상류 또는 하류에 고정된다.
이때 상기 발열수단(40)은 정온전선, 히팅케이블, 전열선, 면상발열체와 같은 각종 발열체가 적용될 수 있으나, 차량의 주행에 따라 발생되는 진동 및 충격에 대비하여 도 9에 참조되는 튜블라 히터가 다수개 적용됨이 바람직하다.
상기 발열수단(40)이 히터코어(90)에 고정되도록 하는 상기 고정케이스부(50)는 상기 제 1, 2탱크(12, 22)로부터 연장형성되며, 상기 발열수단(40)인 다수개의 튜블라 히터가 고정되도록 다수개의 고정공(51)이 관통형성된다.
상기 발열수단(40)인 튜블라 히터는 상기 고정케이스부(50)에 형성된 상기 고정공(51)에 양단이 걸려 고정된 상태를 유지하게 된다.
상기 발열수단(40)이 고정되는 상기 고정케이스부(50)가 상기 제 1, 2탱크(12, 22)로부터 연장되어 일체로 형성됨에 따라 본 발명의 차량용 보조난방장치 의 조립공수가 감소되어 생산성 및 작업성이 향상되며, 상기 히터코어(90)와 발열수단(40) 사이에 고정구조가 견고해져서 차량의 주행에 따라 발생되는 진동이나 충격으로부터 보다 안전해진다는 장점이 있다.
한편 상기 발열수단(40)은 도 2 내지 4에 참조되는 바와 같이 다수개의 튜블라 히터가 상기 고정케이스부(50)의 고정공(51)에 결합될 수도 있으며, 도 7 및 8에 참조되는 바와 같이 다수개의 튜블라 히터와 상기 다수개의 튜블라 히터를 감싸 고정하는 프레임(40a)으로 이루어질 수 있다. 이 경우 도면에 참조되는 바와 같이 상기 고정케이스부(50)의 단부에는 상기 발열수단(40)의 이탈을 방지하도록 상기 발열수단(40)을 구성하는 프레임(50a)의 일부를 감싸도록 이탈방지부(52)가 연장형성됨이 바람직하다.
상기 발열수단(40)은 전술한 바와 같이 난방효과를 기대할 수 없는 시동 초기에 신속한 난방이 이루어지도록 하는 것으로, 상기 히터코어(90)의 공기흐름방향 상류에 위치하여도 무방하나, 상기 발열수단(40)을 거쳐 가열된 온풍이 냉각상태의 상기 히터코어(90)를 통과하는 과정에서 가열된 온풍의 온도가 하락될 수 있음에 따라 상기 히터코어(90)의 공기흐름방향 하류에 고정됨이 보다 바람직하다.
상기 튜블라 히터는 원통형의 시즈(Sheath Material, 45) 내부에 전열선(Resistance Wire, 46)이 구비되고 상기 시즈(Sheath Material, 45)와 전열 선(Sheath Material, 46) 사이의 공간에 절연재(Insulation, 47)가 채어진 원통형의 발열체로써, 상기 시즈(Sheath Material, 45)의 재질에 따라 760℃까지 발열이 가능하고 상기 시즈(Sheath Material, 45)와 전열선(Sheath Material, 46) 사이에 채워진 절연재(Insulation, 47)에 의해 진동 및 충격으로부터 안전하여 내구성이 우수하다는 특징이 있어 상기 발열수단(40)으로서 적합하다.
상기 발열수단(40)인 튜블라 히터에는 난류형성수단(41)이 더 구비된다. 상기 난류형성수단(41)은 튜블라 히터를 거쳐 유통되는 층류의 공기를 난류화되도록 하여 열교환 효율이 향상되도록 하는 것으로, 돌기형태로 이루어져 상기 튜블라 히터 표면에 돌출 형성되거나, 루버 형태로 이루어져 상기 튜블라 히터 표면에 부착될 수 도 있으며, 도 3에 참조되는 바와 같이 서로 인접한 튜블라 히터 사이에 배치되어 인접한 튜블라 히터를 서로 연결함과 동시에 유통되는 공기가 난류화되도록 하는 다수개의 핀으로 이루어질 수도 있다.
상기 난류형성수단(41)은 전술한 바와 같이 튜블라 히터를 거쳐 유통되는 공기를 난류화하여 열교환 효율이 향상되도록 하는 것으로 명세서 상에 기재되거나 도면에 도시된 예로써 그 형상을 한정치 아니하며 난류가 촉진되도록 당업자 입장에서 얼마든 변경실시가 가능할 것이다.
아울러, 상기 발열수단(40)에는 화재위험을 방지하기 위해 상기 발열수 단(40)이 일정온도 이상 가열될 경우 전력공급을 차단하는 제어수단(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 제어수단(미도시)은 전술한 바와 같이 화재위험을 방지하고자 구비되는 것으로 바이메탈과 같이 온도가 일정온도 이상 상승할 경우 자연스럽게 전력공급이 차단되도록 하는 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 보조난방장치는 일정거리 이격되어 설치되는 제 1, 2헤더탱크(10, 20)와 상기 제 1, 2헤터탱크(10, 20) 사이에 설치된 코어부(30)로 이루어진 히터코어(90)와, 상기 히터코어(90)의 공기유통방향 상류 또는 하류에 고정된 발열수단(40), 및 상기 발열수단(40)이 상기 히터코어(90)에 고정되도록 하는 고정케이스부(50)로 이루어진다.
상기 히터코어(90)를 구성하는 제 1, 2헤더탱크(10, 20)는 제 1, 2헤더(11, 21)와 상기 제 1, 2헤더(11, 21)의 일측에 각각 결합되는 제 1, 2탱크(12, 22)로 이루어지며, 상기 코어부(30)는 내부에 냉각수 유로가 형성된 다수개의 튜브(31)와 열교환 효율이 향상되도록 상기 다수개의 튜브(31) 사이에 구비된 방열핀(32)으로 이루어진다.
이와 같이 구성된 상기 히터코어(90)에 고정되는 상기 발열수단(40)은 배터리 또는 발전기로부터 전원을 인가받아 엔진의 냉간 시 즉, 시동 초기에 차량실내에 신속한 난방이 가능하도록 하는 것으로 상기 히터코어(90)의 공기 흐름방향 상류 또는 하류에 고정된다.
이때 상기 발열수단(40)은 정온전선, 히팅케이블, 전열선, 면상발열체와 같은 각종 발열체가 적용될 수 있으나, 차량의 주행에 따라 발생되는 진동 및 충격에 대비하여 도 7에 참조되는 튜블라 히터가 다수개 적용됨이 바람직하다.
상기 발열수단(40)이 히터코어에 고정되도록 하는 상기 고정케이스부(50)는 상기 제 1, 2헤더(11, 21)로부터 연장형성되며, 상기 발열수단(40)인 다수개의 튜블라 히터가 고정되도록 다수개의 고정공(51)이 관통형성된다.
상기 발열수단(40)인 튜블라 히터는 상기 고정케이스부(50)에 형성된 상기 고정공(51)에 양단이 걸려 고정된 상태를 유지하게 된다.
상기 발열수단(40)이 고정되는 상기 고정케이스부(50)가 상기 제 1, 2헤더(11, 21)로부터 연장되어 일체로 형성됨에 따라 본 발명의 차량용 보조난방장치의 조립공수가 감소되어 생산성 및 작업성이 향상되며, 상기 히터코어(90)와 발열수단(40) 사이에 고정구조가 견고해져서 차량의 주행에 따라 발생되는 진동이나 충격으로부터 보다 안전해진다는 장점이 있다.
이하 나머지 구성은 상술한 실시예와 같으므로 생략한다.
도 10은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 제어방법을 나타낸 순서도로써, 본 발명의 차량용 보조난방장치의 제어방법은 배터리에 구비된 전압센서(미도시)에 의해 배터리의 전압을 측정하는 전압측정단계(S1)와, 수온센서(a;도시)에 의해 히터코어(90)로 유입되는 냉각수 온도를 측정하는 수온 측정단계(S2)와, 배터리의 전압이 기준전압 이상이고, 냉각수의 온도가 기준온도 이하일 경우 발열수단(40)에 전원을 공급하는 전원공급단계(S3), 상기 발열수단(40)에 의해 공기를 가열하는 공기가열단계(S4)를 통해 제어된다.
상기 전압측정단계(S1)는 배터리의 전압을 측정하는 단계로서, 상기 배터리에 구비된 전압센서(미도시)에 의해 상기 배터리의 전압을 측정한다.
상기 수온측정단계(S2)는 냉각수의 온도를 측정하는 단계로서, 수온센서(미도시)에 의해 상기 히터코어(90)로 유입되는 냉각수의 온도를 측정한다.
상기 전원공급단계(S3)에서는 상기 전압측정단계(S1)를 통해 측정된 배터리의 전압이 기준전압 이상이고, 상기 수온측정단계(S2)를 통해 측정된 냉각수의 온도가 기준온도 이하일 경우 즉, 상기 발열수단(40)에 공급되는 전기에너지의 양이 충분하고, 냉각수의 온도가 낮아 난방이 필요하다고 판단되었을 경우 상기 발열수단(40)에 전원이 공급되고, 상기 공기가열단계(S4)를 거쳐 차량실내로 공급되는 공기가 가열된다.
상기 발열수단(40)에 의해 가열된 공기로 인해 난방효과를 기대하기 어려운 초기 시동시 난방이 가능해진다는 장점이 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예 에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 차량용 히터코어를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 분해사시도.
도 4는 본 발명의 차량용 보조난방장치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 차량용 보조난방장치의 다른 실시예를 나타낸 분해사시도.
도 6은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 또 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 튜블라 히터를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 차량용 보조난방장치의 제어방법을 나타낸 순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 제 1헤더탱크 11: 제 1헤더
12: 제 1탱크 20: 제 2헤더탱크
21: 제 2헤더 22: 제 2탱크
30: 코어부 31: 튜브
32: 방열핀 40: 발열수단
40a: 프레임 41: 난류형성수단
50: 고정케이스부 51: 고정공
52: 이탈방지부 90: 히터코어

Claims (6)

  1. 헤더(11, 21)와 상기 헤더(11, 21)의 일측에 결합되는 탱크(12, 22)로 구성되어 일정거리 이격되어 설치되는 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20)와;
    상기 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20) 사이에 양단이 끼워져 고정되며 냉각수 유로를 형성하는 다수개의 튜브(31)와, 상기 튜브(31) 사이에 구비된 방열핀(32)으로 구성된 코어부(30)와;
    상기 코어부(30)의 공기유통방향 상류 또는 하류에 구비되는 발열수단(40)과;
    상기 발열수단(40)이 상기 코어부(30)의 공기유통방향 상류 또는 하류에 고정되도록 하는 고정케이스부(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정케이스부(50)는 상기 탱크(12, 22)로부터 연장된 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고정케이스부(50)는 상기 헤더(11, 21)로부터 연장된 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발열수단(40)에는 난류형성수단(41)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열수단(40)은 튜블라 히터인 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 선택되는 어느 한 항에 의한 차량용 보조난방장치를 제어하는 차량용 보조난방장치의 제어방법에 있어서,
    배터리에 구비된 전압센서(70)에 의해 배터리의 전압을 측정하는 전압측정단계(S1);
    수온센서(71)에 의해 히터코어로 유입되는 냉각수 온도를 측정하는 수온 측정단계(S2);
    배터리의 전압이 기준전압 이상이고, 냉각수의 온도가 기준온도 이하일 경우 발열수단(40)에 전원을 공급하는 전원공급단계(S3);
    상기 발열수단(40)에 의해 공기를 가열하는 공기가열단계(S4);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 보조난방장치의 제어방법.
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