KR20120015801A - 와셔액 가열 시스템 - Google Patents

Abstract

차량 운전을 위해 윈드 실드에 부착된 이물질, 예를 들면, 눈, 얼음, 먼지 등을 손쉽게 제거하기 위하여 배기열을 이용하며, 가열된 와셔액(hot washer fluid)을 제공함으로써 부품수 절감에 따라 원가를 절감할 수 있고, 배기열을 이용함에 따라 화재의 위험을 방지할 수 있는 와셔액 가열 시스템이 제공된다. 와셔액 가열 시스템은, 배기가스를 배출하며 냉각수에 의해 냉각되는 엔진과, 배기가스를 회수하는 배기관이 구비되고; 배기가스를 전달받아 제1 레저버 내의 와셔액을 가열하며, 가열된 와셔액을 노즐을 통해 외부로 분사하는 와셔액 분사장치를 포함하되, 상기 와셔액 분사장치의 제1 레저버와 배기관을 연결하는 배기가스 통로 파이프가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

와셔액 가열 시스템 {Washer fluid heating system}

본 발명은 와셔액 가열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 배기열을 이용하여 와셔액을 가열시키는 와셔액 가열 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 차량에는 운전자의 안정된 시야 확보 및 윈드실드의 세척을 위해서 윈드실드 하측에 적어도 하나 이상의 와셔액 분출 노즐을 형성하고, 이러한 와셔액 분출 노즐을 통해 와셔액이 분출될 수 있도록 와셔액 레저버(Reservoir)와 와셔액 펌프(Pump)를 구비하며, 이러한 와셔액이 윈드실드 상에 분출된 후에 윈드실드 상면을 세척할 수 있도록 와이퍼 블레이드가 설치된다.

한편, 이러한 와셔액으로 윈드실드를 세척하는데 있어 외기 온도가 빙점 이상인 봄, 여름, 가을에는 외기 온도가 와셔액의 사용에 미치는 영향이 거의 없지만, 외기 온도가 빙점 이하로 내려가는 겨울에는 와셔액의 사용에 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 차량 외부 온도가 0℃ 이하로 내려간 겨울철에 와셔액을 분출시킬 경우, 와셔액이 빙점 이하의 외기에 노출된 윈드실드 상면과 접촉하여 빙결되어 버리므로, 윈드실드의 세척하지 못하고, 빙결된 와셔액으로 인해 운전자의 시야만 방해하게 된다.

또한, 차량을 외부에 장시간 주차시키게 되면 윈드실드에 차량 내부 온도 및 외부 온도차에 의해 성애가 형성되고, 이러한 성애는 낮은 외부 온도로 인하여 윈드실드 면에 빙결된 상태이므로 기존의 와셔액 및 와이퍼 블레이드로는 제거하기 힘들게 된다.

따라서 차량에는 겨울철 윈드실드의 세척 및 성애 제거를 통해 운전자의 원활한 시야를 확보할 수 있도록 하기 위하여, 와셔액을 가열하기 위한 장치가 요구되고 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 히터 노즐 타입의 와셔액 가열장치를 예시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 와셔액 가열장치가 히터 노즐 타입(예를 들면, Benz 사의 와셔액 가열장치)인 경우, 레저버(10), 냉각수(20) 및 히터 노즐(30) 등을 포함하며, 냉각수(20)의 순환을 이용하고 또한 히터 노즐(30)에 의해 와셔액을 가열한다.

그런데, 이러한 종래의 기술에 따른 히터 노즐 타입의 와셔액 가열장치는 가열시간이 과다하게 요구되고, 용량에 따라 가열 시간이 달라진다. 특히 와셔액을 데워주는 가열 시간이 약 20분으로 너무 늦다는 문제점이 있다.

도 2는 종래의 기술에 따른 와셔액 가열기 타입의 와셔액 가열장치를 예시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 와셔액 가열장치가 와셔액 가열기 타입(예를 들면, GM사의 와셔액 가열장치)인 경우, 레저버(40), 와셔액 가열기(50) 및 노즐(60) 등을 포함하며, 와셔액 가열기(50)에 의해 와셔액을 가열한다.

그런데, 이러한 종래의 기술에 따른 와셔액 가열기 타입의 와셔액 가열장치는, 소비전력이 과다하게 소모되며, 와셔액 가열기(50)가 전열 장비이기 때문에 화재 발생 및 다른 전장품에 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다. 다시 말하면, 빠른 시간(약 5분)에 와셔액을 데워주기 위해서는 많은 배터리 전력을 소모하며, 다른 전장품의 작동을 방해하며 복잡한 구조와 부품수 증가로 원가 상승을 초래하고, 화재의 위험까지 동반하고 있다는 문제점이 있다.

한편, 대한민국 공개실용신안공보 제2000-0003670호(공개일: 2000년 02월 25일)에는 "배기열을 이용한 와셔액 가열장치"라는 명칭의 고안이 개시되어 있는데, 와셔액을 저장한 저장 탱크; 일단은 상기 저장 탱크에 연결되고, 타단은 분사 노즐에 설치된 분사모터와 연결된 메인 호스; 일단이 상기 메인 호스에서 분기되어 나온 바이패스 호스와; 입구가 상기 바이패스 호스의 타단과 연결되고, 엔진의 배기 다기관과 외주면이 접하도록 설치된 가열 파이프; 일단이 상기 가열 파이프의 출구와 연결되고, 타단은 상기 분사모터와 이어진 메인 호스에 연결된 가열 와셔액 호스; 상기 메인 호스와 바이패스 호스가 만나는 지점에 설치되어, 상기 와셔액이 바이패스 호스 혹은 분사모터 쪽으로 흐르도록 경로를 조절하는 바이패스 밸브; 및 상기 바이패스 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성된다.

그런데, 종래의 기술에 따른 배기열을 이용한 와셔액 가열장치의 경우, 가열 파이프가 엔진의 배기 다기관과 외주면이 접하도록 설치하는 구조이기 때문에, 이것은 엔진 쪽의 구조를 복잡하게 하므로 실질적으로 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.

1) 대한민국 공개실용신안공보 제2000-0003670호(공개일: 2000년 02월 25일), 고안의 명칭: "배기열을 이용한 와셔액 가열장치" 2) 대한민국 등록특허공보 제10-0349747호(출원일: 2000년 05월 17일), 발명의 명칭: "자동차용 와셔액 가열장치" 3) 대한민국 등록특허공보 제10-0704586호(출원일: 2005년 07월 27일), 발명의 명칭: "와셔액 가열장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차량 운전을 위해 윈드 실드에 부착된 이물질, 예를 들면, 눈, 얼음, 먼지 등을 손쉽게 제거하기 위하여 배기열을 이용하는 와셔액 가열 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 배기열을 이용하여 가열된 와셔액(hot washer fluid)을 제공함으로써 부품수 절감에 따라 원가를 절감할 수 있고, 배기열을 이용함에 따라 화재의 위험을 방지할 수 있는 와셔액 가열 시스템을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 와셔액 가열 시스템은, 배기가스를 배출하며 냉각수에 의해 냉각되는 엔진과, 배기가스를 회수하는 배기관이 구비되고; 배기가스를 전달받아 제1 레저버 내의 와셔액을 가열하며, 가열된 와셔액을 노즐을 통해 외부로 분사하는 와셔액 분사장치를 포함하되, 상기 와셔액 분사장치의 제1 레저버와 배기관을 연결하는 배기가스 통로 파이프가 구비되는 것을 기본 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 윈드실드에 이물질(눈, 얼음, 서리, 먼지)을 용이하게 제거하기 위해 와셔액을 뜨겁게 데워주는 장치로서, 겨울철에 눈, 얼음, 서리 등을 용이하게 제거할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배기열을 이용함에 따라 화재의 위험을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 부품수를 절감함에 따라 원가를 절감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배기가스를 원활하게 배출함으로써 아이들 안정성을 향상시키고 저속 역의 엔진 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 히터 노즐 타입의 와셔액 가열장치를 예시하는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 와셔액 가열기 타입의 와셔액 가열장치를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 와셔액 분사장치의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 배기관에 장착되는 배기열 회수장치를 도시하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예로서, 윈드실드에 이물질(눈, 얼음, 서리, 먼지)을 용이하게 제거하기 위해 와셔액을 뜨겁게 데워주는 장치로서, 겨울철에 눈, 얼음, 서리 등을 용이하게 제거할 수 있는 와셔액 가열 시스템이 제공된다.

먼저, 차량의 윈드실드에 형성된 눈, 얼음, 서리, 이물질을 제거하는 와이퍼의 경우, 이러한 이물질이 윈드실드에 붙어 있기 때문에 와이퍼만의 작동으로는 제거하기가 힘들다. 때문에 뜨거운 와셔액이 이물질을 유리와 이격시킨 후에 와이퍼가 이물질을 아래로 이동시키게 된다. 특히, 겨울철 윈드실드에 쌓여 있는 눈이나 얼음 서리 등을 제거하는데 있어 뜨거운 와셔액은 탁월한 효과를 제공하고 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 와셔액 분사장치의 세부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템은, 와셔액 분사장치(100), 엔진(210), 워터펌프(전동식)(220), 온도조절부(Thermostat)(230), 히터 코어(Heater Core: 240), 캐빈 에어(Cabin Air: 250), 배터리(260), 라디에이터(270), 촉매(280), 머플러(290) 및 배기관(300)을 포함한다.

또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 와셔액 분사장치(100)는, 제1 레저버(110), 제2 레저버(120), 온도 센서(130), 체크밸브(140), 모터밸브(141), 팬모터(150), 스위치(170), 펌프(Pump: 180) 및 노즐(Nozzle: 190)을 포함한다.

엔진(210)은 배기가스를 배출하며, 냉각수에 의해 냉각된다.

배기관(301)은 배기가스를 회수하는 것으로 상기 엔진(210)과 연결된다.

여기서, 배출된 배기가스의 열을 회수하는 상기 배기관(301)은 소정 온도 이하의 냉각수 또는 오일을 가열하여 원동계, 전달계 기관의 마찰 저항을 저하시켜 연료 저감을 도모하는 배기열 회수장치(300)를 포함한다.

이때, 상기 와셔액 분사장치(100)의 제1 레저버와 상기 배기열 회수장치(300) 사이에 상기 배기가스 통로 파이프가 연결된다.

와셔액 분사장치(100)는 배기가스 통로 파이프를 통해 배기가스를 전달받아 제1 레저버 내의 와셔액을 가열하며, 가열된 와셔액을 펌프(180) 및 노즐(190)을 통해 외부로 분사한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 와셔액 분사장치(100)의 제1 레저버(110)는 와셔액(400)이 보관되며, 온도 센서(130)가 상기 제1 레저버(100)에 설치되어 상기 와셔액(400)의 온도를 감지한다. 이때, 상기 제1 레저버(110)와 연결되어 상기 제1 레저버(110) 내의 와셔액이 가열된 다음에 가열되는 와셔액을 보관하는 제2 레저버(120)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 와셔액 분사장치(100)의 팬모터(150)는 상기 배기가스 통로 파이프 내의 배기가스를 강제 이송시키며, 상기 온도 센서(130)에 의해 감지된 와셔액(400)의 온도가 소정의 온도가 될 때까지 상기 팬모터(150)를 구동한다.

여기서, 상기 와셔액 분사장치(100)는 감지된 와셔액의 온도에 따라 배출가스의 개폐가 가능하게 하는 모터밸브(141)가 상기 팬모터(150)와 연결된다.

또한, 상기 배기가스 통로 파이프 내의 배기가스 유량(flow rate)에 의해 가스의 개폐를 조절하는 체크밸브(140)가 구비되되; 상기 체크밸브(140) 내의 닫힘력이 배기가스 유량 보다 소정의 값 이하인 경우 상기 체크밸브(140)가 열리게 된다.

구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 배기열 회수장치(300) 또는 배기관은 와셔액(400)을 보관하는 제1 레저버(110)와 서로 연결되는 배기가스 통로 파이프를 설치하고, 상기 배기가스 통로 파이프에 배기가스를 강제 이송할 수 있는 팬모터(150)가 설치되어 와셔액 방출 작동이 가능하게 한다.

따라서 약 900~1100℃의 배기가스가 강제 이송되며, 상기 팬(150)의 작동에 따른 배기가스 강제 이송 압력에 의해 작동되는 체크밸브(140)를 구비하여 이 체크밸브(140)는 배기가스 유량(flow rate)에 의해 개폐되며, 열린 밸브를 통해 뜨거운 배기가스가 제1 레저버(110)로 공급되어 워셔액(400)을 데우게 된다. 이때, 이송된 배기가스는 그 열을 다시 제2 레저버(120)로 이동되어 차가운 제2 레저버(120)의 와셔액도 데우는 역할을 한다. 이후, 배기가스는 제2 레저버(120)를 거친 후에 대기 중에 방출된다.

제1 레저버(110)에 설치된 온도센서(130)가 워셔액(400)의 온도를 감지하여 소정의 온도가 될 때까지 팬모터(150)를 구동하게 되고, 이후 배기가스의 압력이 체크밸브(140)를 개방(Open)시키고, 고열의 배기가스를 보내 제1 레저버(110)의 와셔액(400)을 데우게 된다.

이때, 측정된 와셔액(400)의 온도가 소정 값 이상이면, 스위치(170)가 단락되어 팬모터(150)가 정지되고, 이에 따라 압력이 사라짐으로써 체크밸브(140)도 폐쇄(close)된다.

이러한 온도에 대응하는 On/Off식의 전자식 장치는 온도 센서(130)와 함께 별도의 마이컴과 연결되기 때문에 뜨거운 와셔액을 사용하는 구조가 된다.

또한, 제1 레저버(110)의 와셔액을 모두 데우는데 장시간이 소요되므로, 본 발명의 실시예에 따른 제1 레저버(110)와 별도로 이물질을 제거할 용량만큼의 별도의 제2 레저버(120)를 두어 와셔액을 보다 빨리 데울 수 있다.

또한, 배기가스 통로 파이프는 상기 배기관인 경우, 촉매(280)와 머플러(290) 사이에 위치하거나, 배기열 회수장치(300)인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 바이패스 입구에 위치하거나, 또는 바이패스 출구에 위치해도 무방하다.

이때, 온도 센서(130)는 와셔액(400)이 일정 온도 이상일 경우 팬모터(150)를 작동시키는 스위치(170)를 차단하여 작동을 멈추게 하는데, 이 경우 배기가스 통로 파이프에 배기가스의 유량(flowrate)이 없기 때문에, 체크밸브(140)는 폐쇄되며, 뜨거운 배기가스는 제1 레저버(110)로 이송되지 않게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템은 겨울철에 유용하게 사용될 수 있으며, 제1 레저버(110)의 뜨거워진 와셔액(400)을 보온시켜 둠으로써, 필요시에 바로 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, Hot 상태의 배기가스를 강제로 이송하는 것은 엔진(210)의 아이들 저속 상태에서 배기 효율 증대를 통한 성능 향상을 도모할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 배기관에 장착되는 배기열 회수장치를 예시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 와셔액 가열 시스템에서 배기열 회수장치(300)를 포함하는 배기관(301)은 도 5에 도시된 바와 같이, 다공 원형관(310), 써모스탯 왁스(320), 압축코일 스프링(330), 회전코일 스프링(340), 밸브(350), 바이패스 단열층(360) 및 구동부(370)를 포함할 수 있다.

이때, 배기가스 통로 파이프는 다공 원형관(310)에 연결될 수 있다. 또한, 엔진으로부터 제공되는 냉각수는 구동부(370)에 의해 구동되는 압축코일 스프링(330) 및 회전코일 스프링(340)에 의해 냉각수 공급을 제어할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 와셔액 분사장치 110: 제1 레저버
120: 제2 레저버 130: 온도 센서
140: 체크밸브(Check Valve) 150: 팬모터
141: 모터밸브 170: 스위치
180: 펌프(Pump) 190: 노즐(Nozzle)
210: 엔진(Engine) 220: 워터펌프(전동식)
230: 온도조절부(Thermostat) 240: 히터 코어(Heater Core)
250: 캐빈 에어(Cabin Air) 260: 배터리
270: 라디에이터 280: 촉매
290: 머플러 300: 배기열 회수장치
301: 배기관 320: 써모스탯 왁스
330: 압축코일 스프링 340: 회전코일 스프링
350: 밸브 360: 바이패스 단열층
370: 구동부 400: 와셔액

Claims (7)

1. 배기가스를 배출하며 냉각수에 의해 냉각되는 엔진과, 배기가스를 회수하는 배기관이 구비되고;
   배기가스를 전달받아 제1 레저버 내의 와셔액을 가열하며, 가열된 와셔액을 노즐을 통해 외부로 분사하는 와셔액 분사장치
   를 포함하되,
   상기 와셔액 분사장치의 제1 레저버와 배기관을 연결하는 배기가스 통로 파이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 와셔액 가열 시스템.
2. 제1항에 있어서, 배출된 배기가스의 열을 회수하는 상기 배기관은 냉각수 또는 오일을 가열하는 배기열 회수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 와셔액 가열 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 와셔액 분사장치는,
   와셔액이 보관된 제1 레저버;
   상기 제1 레저버에 설치되어 상기 와셔액의 온도를 감지하는 온도 센서;
   상기 배기가스 통로 파이프 내의 배기가스를 강제 이송시키는 팬모터를 포함하는 와셔액 가열 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 레저버와 연결되어 상기 제1 레저버 내의 와셔액이 가열된 다음에 가열되는 와셔액을 보관하는 제2 레저버를 추가로 포함하는 와셔액 가열 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   감지된 와셔액의 온도에 따라 배출가스의 개폐가 가능하게 하는 모터밸브가 상기 팬모터와 연결되는 것을 특징으로 하는 와셔액 가열 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 배기가스 통로 파이프 내의 배기가스 유량(flow rate)에 의해 가스의 개폐를 조절하는 체크밸브가 구비되되; 상기 체크밸브 내의 닫힘력이 배기가스 유량 보다 소정의 값 이하인 경우 상기 체크밸브가 열리게 되는 것을 특징으로 하는 와셔액 가열 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배기가스 통로 파이프는 촉매와 머플러 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 와셔액 가열 시스템.

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