KR20100041288A - 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은, 자동차용 핸들 또는 핸들커버를 파지(grip)시 동절기에는 온기를 느끼도록 하고, 하절기에는 냉기를 느끼도록 하여, 계절에 상관없이 운전 초기에 핸들을 안정되게 파지하여 안전운행할 수 있도록 한 것으로,

본 발명의 일 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들은,

냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 있어서,

핸들을 감싸 지지하는 핸들커버의 외피 하단부에 고정되는 방열부재와,

방열부재 바닥의 중간측에 고정되고, 정전류시 방열부재로부터 열을 흡수하여 온도를 저온화시키며, 역전류시 방열부재에 열을 가하여 온도를 승온시키는 냉소자와, 냉소자와 통전되도록 접속되는 열소자로 이루어지는 냉열소자와,

냉열소자와 접속되며, 냉열소자에 인가되는 전류의 세기 및 방향을 조절하는 온도조절장치와,

열소자와 접합되고, 열소자로부터의 열을 방열시키는 접열블록과,

냉열소자 및 접열블록을 감싸지지하도록 핸들커버의 외피에 고정되는 내피와,

접열블록과 접합되어 냉매를 순환시키는 히트파이프와,

접열블록 내의 냉매를 히트파이프를 통해 외부공기와 열교환시킨 후 히트파이프를 통해 접열블록으로 귀환시키는 냉각부를 포함한다.

자동차 핸들, 커버, 냉난방

Description

냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들{handle of automobile with air-conditioning and heating equipment of using thermoelectric module}

본 발명은 자동차용 핸들을 파지(grip)시 하절기에는 시원함으로 인해 손바닥에 땀이 차지않고, 동절기에는 온기를 느끼도록 하여 최적의 환경조건에서 핸들을 안정되게 파지하여 운전할 수 있도록 한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 자동차용 핸들 또는 핸들커버를 파지시 온기를 느끼도록 하고, 하절기에는 냉기를 느끼도록 하여, 계절에 상관없이 운전 초기에 핸들을 안정되게 파지하여 안전운행할 수 있도록 한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 관한 것이다.

일반적으로, 환경공해 및 인체에 유해한 프레온가스를 대체할 수 있는 냉매로써 냉열소자를 이용한 냉각장치가 제안된 바 있다. 이 냉열소자(thermoelectric module)는 N,P 타입 열전반도체를 전기적으로는 직렬로, 열적으로는 병렬로 되도록 π형으로 연결한 모듈의 형태로 사용된다. 그리고 DC 전류를 공급할 경우 열전효과에 의해서 모듈의 양면에 온도차가 발생되고, 동시에 발전현상이 일어나게 된다.

전술한 냉열소자란 펠티어(peltier) 현상에 의해 나타나는 냉각효과를 이용하는 고체식 히트펌프(solid stste heat pump)를 말한다. 전술한 펠티어 현상에서 흡열을 이용한 전자냉각 응용분야는 반도체 제조분야, 의료분야, 일반 민수용 분야, 통신, 전자분야에 이르기까지 다양하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉열소자는 금속판(1,2)과, 금속판(1,2)이 각각 부착되는 열소자(3) 및 냉소자(4)와, 열소자(3) 및 냉소자(4)를 열전도성이 우수한 금속제 브릿지(5)로 연결한 것이다.

열소자(3)에 전류가 흐르는 동안에 냉소자(4)의 열을 회수하여 대기중으로 방출하므로서 냉소자(4)의 온도를 떨어뜨리고, 냉소자(4)에서의 열교환 작용으로 인해 냉소자(4) 주변의 공기 또는 물의 온도를 대기온도 이하로 낮아지게 한다. 이때 전류의 흐름을 반대로 할 경우에는 열소자(3)와 냉소자(4) 주변에서의 온도 변화상태가 변경된다.

냉열소자간의 온도 차이는 20℃ 정도이다. 즉 열소자(3)에 DC 12V 전원을 연결하여 통과시킬 경우 방열 온도를 20℃라고 가정하면, 냉소자(4)는 0℃가 된다. 이와 같이 냉소자의 온도는 열소자의 열 회수작용에 의해 결정된다.

즉, 냉열소자는 전류의 흐름 방향에 따라 냉각과 발열이 신속하게 이루어지고 정확한 온도조절이 가능하며, 기계적인 작동부분이 없기 때문에 무소음, 무진동 으로 인해 작동이 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 스티어링휠의 냉각장치는, 국내특허출원 제1997-12381호에 스티어링휠의 냉각장치가 게시되어 있다.

종래 기술에 의한 스티어링휠 냉각장치는, 벤틸레이터(10)에서 냉기 또는 온기가 유입될 수 있도록 조향샤프트의 컬럼튜브(11)에 인너파이프(inner pipe;12) 및 아웃파이프(out pipe;13)가 내설되어 핸들(14)의 림(15) 내주연을 따라 설치되고, 핸들(14)의 외주연에는 운전자의 그립감 및 터치감을 향상시키도록 나선형돌기(16)가 형성된다.

따라서, 벤틸레이터(10)로부터의 냉기(에어컨디셔너로부터의 냉풍) 또는 온기(히터로부터의 온풍)가 인너파이프(12)를 통하여 핸들(14) 내로 유입된 후, 아웃파이프(13)를 통하여 배출되도록 한 것이다. 이로 인해 하절기에서와 같이 차량 외부의 온도가 상승되는 경우 에어컨디셔너로부터 토출되어 벤틸레이터(10)를 통과하는 냉기를 핸들(14)에 공급함에 따라 운전자의 손바닥에 땀 베이는 것을 방지한다.

반면에, 기온이 떨어지는 동절기에는 히터 유니트로부터 토출되어 벤틸레이터(10)를 통과하는 온기를 핸들(14)에 공급함에 따라 운전 초기에도 핸들(14)을 안정된 상태에서 파지하여 운전할 수 있다.

종래 기술에 의한 스티어링휠의 냉각장치는, 전술한 벤틸레이터(10)로부터의 냉기 또는 온기를 핸들(14)에 공급할 수 있도록 인너파이프(12) 및 아웃파이프(13)를 조향샤프트의 컬럼튜브(11) 및 핸들(14)의 림(15) 내주연에 설치하는 작업이 난 해하여 작업성이 떨어지는 문제점을 갖는다.

또한, 전술한 벤틸레이터(10)로부터 온기 또는 냉기가 핸들(14)에 공급시 발생되는 소음, 진동 등으로 인해 운전자의 주의력, 집중력이 떨어지므로 안전성을 해치는 문제점을 갖는다.

또한, 전술한 벤틸레이터(10)로부터의 냉기 또는 온기를 핸들(14)에 공급하기 위해서는 자동차의 엔진 시동을 걸어 냉,난방 장치를 일정시간동안 가동하게 되므로, 연료의 불필요한 소모를 초래하여 경제성 및 실용성이 떨어지고, 운전자는 운전 초기에 덥거나, 추운 날씨로 인해 핸들(14)을 파지시 고통을 참게되는 문제점을 갖는다.

이와같이 운전자가 느끼는 불편함을 최소화할 수 있도록 핸들에 별도의 핸들커버를 덧씌우거나, 혹은 장갑을 착용하여 운전하게 된다. 이경우 핸들커버 또는 장갑으로 인해 운전자의 손과 핸들이 직접 접촉되지 않고 이들 핸들커버 또는 장갑으로 인해 간접적으로 접촉되므로, 운전자의 손바닥에 땀이 베이는 경우 커브길 또는 돌발 사태 발생시 핸들을 놓치는 경우가 발생되어 안전성이 떨어지는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 동절기에 자동차용 핸들 또는 핸들커버를 그립시 온기를 느끼도록 하고 하절기에는 냉기를 느끼도록 하여, 계절에 상관없이 운전 초기에 핸들을 안정되게 파지할 수 있어 운전자에게 편리성 및 실용성을 제공할 수 있도록 한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들과 관련된다.

본 발명의 실시예는, 핸들에 온기 또는 냉기를 전달시키는 경우 소음, 진동이 발생되지 않아 운전자의 정신을 집중시켜 안전운행이 가능하고, 냉,난방 장치의구조 간단화로 인해 원가비용을 절감할 수 있도록 한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들과 관련된다.

본 발명의 실시예는, 냉기 또는 온기의 전열속도가 신속하게 이루어지므로 자동차를 시동후 곧바로 핸들을 안정되게 파지할 수 있어, 불필요한 연료 소모되는 것을 방지하여 경제적으로 활용할 수 있도록 한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들과 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들은,

냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 있어서,

핸들을 감싸 지지하는 핸들커버의 외피 하단부에 고정되는 방열부재와,

방열부재 바닥의 중간측에 고정되고, 정전류시 방열부재로부터 열을 흡수하여 온도를 저온화시키며, 역전류시 방열부재에 열을 가하여 온도를 승온시키는 냉소자와, 냉소자와 통전되도록 접속되는 열소자로 이루어지는 냉열소자와,

냉열소자와 접속되며, 냉열소자에 인가되는 전류의 세기 및 방향을 조절하는 온도조절장치와,

열소자와 접합되고, 열소자로부터의 열을 방열시키는 접열블록과,

냉열소자 및 접열블록을 감싸지지하도록 핸들커버의 외피에 고정되는 내피와,

접열블록과 접합되어 냉매를 순환시키는 히트파이프와,

접열블록 내의 냉매를 히트파이프를 통해 외부공기와 열교환시킨 후 히트파이프를 통해 접열블록으로 귀환시키는 냉각부를 포함한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들은 아래와 같은 이점을 갖는다.

자동차용 핸들 또는 핸들커버를 그립시 동절기에는 온기를 느끼고 하절기에는 냉기를 느끼도록 하여, 계절에 상관없이 운전 초기에 핸들을 안정되게 파지할 수 있어 운전자에게 편리성 및 실용성을 제공할 수 있다.

또한, 핸들에 온기 또는 냉기를 전달시키는 경우 무소음, 무진동으로 인해 운전자의 정신을 집중시킴에 따라 안전운행이 가능하고, 냉,난방 장치의구조 간단 화로 인해 원가비용을 절감할 수 있다.

또한, 냉기 또는 온기의 전열속도가 신속하게 이루어지므로 자동차를 시동후 곧바로 핸들을 안정되게 파지할 수 있어 불필요한 연료 소모되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들은,

냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 있어서,

핸들(50)을 감싸 지지하는 핸들커버(51)의 외피(52) 하단부에 고정되는 방열부재(53)(일 예로서, 전도성이 뛰어난 Al재질의 소정크기의 박판(薄板)의 방열판이 사용됨)와,

방열부재(53) 바닥의 중간측에 고정되고, 정전류시(DC 전류가 열소자(55)의 N타입으로 이동) 방열부재(53)로부터 열을 흡수하여 온도를 저온화시키며, 역전류시(DC 전류가 열소자의 P타입으로 이동) 방열부재(53)에 열을 가하여 온도를 승온 시키는 냉소자(54)와, 냉소자(54)와 통전되도록 접속되는 열소자(55)로 이루어지는 냉열소자(56)와,

냉열소자(56)와 접속되며, 냉열소자(56)에 인가되는 전류의 세기 및 방향을 조절하는 온도조절장치(57)와,

열소자(55)와 접합되고, 열소자(55)로부터의 열을 방열시키는 접열블록(58)과,

냉열소자(56) 및 접열블록(58)을 감싸 지지하도록 핸들커버(51)의 외피(52)에 고정되는 내피(59)와,

접열블록(58)과 접합되어 냉매를 순환시키는 히트파이프(60)(열소자(55)의 열을 신속하게 분산시켜 냉각시킴)와,

접열블록(58) 내의 냉매를 히트파이프(60)를 통해 외부공기와 열교환시킨 후 히트파이프(60)를 통해 접열블록(58)으로 순환시키는 냉각부(61)(히트파이프(60)의 응축부를 말함)를 포함한다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4(a) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하절기에 자동차 외부의 온도에 따라 상승된 핸들의 온도를 저하시키는 것을 설명한다.

냉열소자(56)에 정전류를 흐르게 하여 핸들(50)의 온도를 낮출 경우, 사용자 에 의해 온도조절장치(57)를 조작하여 냉각온도를 임의로 설정한다. 대기온도에 따라 핸들(50)의 상승된 온도가 방열부재(53)로 전달된다. 이때 냉열소자(56)의 동작으로 인해 발열부재(53)에 발생되는 열이 냉소자(54)에 흡수된다. 이로 인해 방열부재(53)의 온도가 저하된다. 즉 방열부재(53)의 온도 저하로 인해 핸들(50)의 온도도 저하되는 것이다.

이와 같이, 냉소자(54)에 흡수된 열은 열소자(55)로 이동하여 열소자(55)에서 발열하게 된다. 냉소자(54)의 냉각 작용으로 인해 열소자(55)의 온도가 상승하게 된다. 이때 열소자(55)의 열을 효과적으로 발열시키기 위해 히트파이프(60)가 사용된다.

즉, 열소자(55)를 통해 발열되는 열은 접열블록(58)을 가열시킨다. 이로 인해 접열블록(58) 내의 냉매는 열을 보유한 상태에서 히트파이프(60)를 따라 냉각부(61)로 이동된다. 냉각부(61)로 이동되는 열은 공기와 상호 열교환으로 인해 발열을 시작하게 된다. 냉각부(61)에서 열교환된 냉매는 응축되어 액화된 후 히트파이프(60)를 통해 접열블록(58)으로 순환된다. 이로 인해 열소자(55)의 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다.

이때, 히트파이프(60)를 통한 냉매의 순환은 열소자(55)의 온도에 따라 차이를 갖는다. 즉 열소자(55)의 온도가 높을 경우에는 냉매의 순환이 빨라지고, 열소자(55)의 온도가 낮을 경우에는 냉매의 순환이 느려지므로, 열소자(55)는 일정온도를 유지할 수 있다.

한편, 도 4(b) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 동절기에서와 같이 대기온도에 따라 차가운 상태의 핸들(50)의 온도를 높일 수 있도록 냉열소자(56)에 역전류를 흐르게 할 경우, 냉열소자(56)의 작동이 "흡열반응"에서 "발열반응"으로 변경된다. 즉 열소자(55)측에서 흡열반응이 발생되고, 반대로 냉소자(54)에서는 발열반응이 발생된다. 따라서 핸들(50)의 외피(52)를 가열하게 된다.

이때, 핸들(50)의 온도는 온도조절장치(57)의 조작으로 인해 전류의 방향(정전류시 및 역전류시를 말함)과 전류의 세기에 따라 설정온도를 조작할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들은, 동절기 또는 하절기의 대기 온도에 상관없이 자동차용 핸들 또는 핸들커버를 편안한 상태에서 파지할 수 있어 사용자에게 편리성을 제공하고, 자동차를 시동후 곧바로 핸들을 안정되게 파지할 수 있어 불필요한 연료 소모되는 것을 방지하며, 핸들에 온기 또는 냉기를 전달시키는 경우 소음, 진동이 발생되지 않아 운전에 대해 정신을 집중시켜 안전운행이 가능하다.

도 1은 일반적인 냉열소자 구조를 나타내는 도면,

도 2는 종래 기술에 의한 스티어링휠 냉각장치의 개략도,

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들의 개략도,

도 4(a,b)는 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에서, 핸들의 냉각 및 가열을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들의 사용상태도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

50; 핸들

51; 핸들커버

52; 외피

53; 방열부재

54; 냉소자

55; 열소자

56; 냉열소자

57; 온도조절장치

58; 접열블록

59; 내피

60; 히트파이프

61; 냉각부

Claims (1)

1. 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들에 있어서:

   상기 핸들을 감싸 지지하는 핸들커버의 외피 하단부에 고정되는 방열부재;

   상기 방열부재 바닥의 중간측에 고정되고, 정전류시 상기 방열부재로부터 열을 흡수하여 온도를 저온화시키며, 역전류시 상기 방열부재에 열을 가하여 온도를 승온시키는 냉소자와, 상기 냉소자와 통전되도록 접속되는 열소자로 이루어지는 냉열소자;

   상기 냉열소자와 접속되며, 상기 냉열소자에 인가되는 전류의 세기 및 방향을 조절하는 온도조절장치;

   상기 열소자와 접합되고, 상기 열소자로부터의 열을 방열시키는 접열블록;

   상기 냉열소자 및 접열블록을 감싸지지하도록 상기 핸들커버의 외피에 고정되는 내피;

   상기 접열블록과 접합되어 냉매를 순환시키는 히트파이프; 및

   상기 접열블록 내의 냉매를 상기 히트파이프를 통해 외부공기와 열교환시킨 후 상기 히트파이프를 통해 상기 접열블록으로 귀환시키는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉열소자를 이용한 냉,난방 장치가 구비된 자동차용 핸들.

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