KR20180052145A - 헤드램프 습기분해 장치 - Google Patents

헤드램프 습기분해 장치 Download PDF

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Abstract

전원의 일측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징의 내부공간에 노출되며 표면에 유전체 코팅된 제1전극, 제1전극과 일정거리 이격되어 간극을 형성하도록 배치된 제2전극 및 제1전극의 유전체 코팅면과 제2전극 사이에 형성된 방전통기로를 포함하는 습기분해 모듈; 및 제1전극 또는 제2전극 중 어느 한 전극과 면접하도록 마련된 흡습지;를 포함하는 헤드램프 습기분해 장치가 소개된다.

Description

헤드램프 습기분해 장치 {M0ISTURE ELECTROLYSIS APPARATUS FOR HEADLAMP}
본 발명은 헤드램프 내부에 맺히는 습기를 전기분해를 통하여 근본적으로 제거하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 전조등은 내부의 광원이 발광할 때 발열함에 따라 헤드램프 내부를 고온으로 가열하게 된다. 주행풍 또는 주변환경의 영향으로 냉각된 헤드램프의 외부표면과 가열된 헤드램프 내부와의 온도차이로 인하여 헤드램프 내부의 습기는 쉽게 응결점에 도달하게 되고, 렌즈 내면에 물방울이 맺히게 된다. 물방울이 렌즈 내부에 맺혀서 흐르게 되면 주변의 관련부품들이 부식되어 손상되거나, 물방울이 응결과 증발을 반복하면서 렌즈의 표면에 흔적을 남겨 렌즈가 뿌옇게 변하여 헤드램프의 조도가 떨어지는 문제가 발생한다.
이를 방지하기 위하여 종래에는 내부에 팬 등을 설치하여 내부공기를 강제 순환시키거나, 헤드램프의 내부공간을 진공으로 만들어 밀봉하는 방법을 사용하였다. 하지만 팬을 구동시키기 위한 별도의 에너지가 소모되고, 진공으로 만드는 경우 단가가 증가하며 단순 광원의 교체가 필요한 경우에도 헤드램프를 세트로 교환하여 수리비가 매우 고가로 형성되는 단점이 존재하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1998-0044556 A
본 발명은 헤드램프 하우징의 내부에 존재하는 수분을 전기분해하여 제거함으로써 헤드램프 내부의 수분응결 문제를 근본적으로 해결하고 헤드램프의 성능저하를 막는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 헤드램프 습기분해 장치는 전원의 일측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징의 내부공간에 노출되며 표면에 유전체 코팅된 제1전극, 전원의 타측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징의 내부공간에 노출되며 제1전극과 일정거리 이격되어 간극을 형성하도록 배치된 제2전극 및 제1전극의 유전체 코팅면과 제2전극 사이에 형성되고, 헤드램프 내의 공기가 순환하며 제1전극과 제2전극 사이에서 발생하는 방전현상을 통해 공기중의 습기가 분해되는 방전통기로를 포함하는 습기분해 모듈; 및 습기분해 모듈의 제1전극 또는 제2전극 중 어느 한 전극의 형상과 대응되도록 형성되고, 습기분해 모듈의 제1전극 또는 제2전극 중 어느 한 전극과 면접하도록 마련된 흡습지;를 포함한다.
제1전극과 제2전극은 평판형상으로 평행하게 마주보도록 배치될 수 있다.
습기분해 모듈은 복수개가 마련되고, 복수개의 습기분해 모듈은 전극면끼리 나란하도록 배치되며, 흡습지는 복수개의 습기분해 모듈 사이에 상호 면접하도록 배치될 수 있다.
제1전극과 제2전극은 헤드램프의 렌즈와 헤드램프 하우징이 교차하는 부분에 위할 수 있다.
제1전극과 제2전극은 헤드램프의 렌즈 및 헤드램프 하우징과 선접촉되도록 배치되되, 제1전극과 제2전극이 헤드램프의 렌즈와 형성하는 접촉선은 상하방향이 되도록 배치될 수 있다.
흡습지의 일측 단부는 연장되어 헤드램프 렌즈의 표면과 면접촉하도록 형성될 수 있다.
흡습지의 타측 단부는 연장되어 헤드램프 하우징의 표면과 면접촉하도록 형성될 수 있다.
제1전극과 제2전극에는 각각 복수개의 통기홀이 형성될 수 있다.
제1전극과 제2전극의 통기홀은 상호 교차하도록 형성될 수 있다.
유전체는 Ionomer인 것을 특징으로 할 수 있다.
유전체는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)막에 Ionomer를 함침시켜 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 헤드램프 습기 분해 장치에 따르면, 헤드램프 내부에 응결되는 습기를 근본적으로 제거할 수 있어 헤드램프의 성능저하를 방지할 수 있으며, 헤드램프의 전구 교체 또는 정비 과정에서 습도가 높은 공기가 유입되더라도 습기의 응결문제가 발생하지 않게 된다.
또한, 헤드램프의 렌즈와 하우징의 접촉부위에 배치하여 습기의 응결이 가장 많이 발생하는 위치에서 습기를 분해할 수 있게 되고, 흡습지를 이용하여 습기를 습기분해 모듈 측으로 모아줌으로써 습기제거의 효율을 상승시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 대략적 구성을 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 확대도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 기본 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 단면을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 분해 사시도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 대략적 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 확대도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 기본 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 단면을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤드램프 습기분해 장치의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 헤드램프 습기분해 장치는 전원의 일측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징(303)의 내부공간에 노출되며 표면에 유전체(109) 코팅된 제1전극(101), 전원의 타측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징(303)의 내부공간에 노출되며 제1전극(101)과 일정거리 이격되어 간극을 형성하도록 배치된 제2전극(103) 및 제1전극(101)의 유전체(109) 코팅면과 제2전극(103) 사이에 형성되고, 헤드램프 내의 공기가 순환하며 제1전극(101)과 제2전극(103) 사이에서 발생하는 방전현상을 통해 공기중의 습기가 분해되는 방전통기로(107)를 포함하는 습기분해 모듈(100); 및 습기분해 모듈(100)의 제1전극(101) 또는 제2전극(103) 중 어느 한 전극의 형상과 대응되도록 형성되고, 습기분해 모듈(100)의 제1전극(101) 또는 제2전극(103) 중 어느 한 전극과 면접하도록 마련된 흡습지(200);를 포함한다. 제1전극(101)과 제2전극(103)은 평판형상으로 평행하게 마주보도록 배치될 수 있다.
야간에 차량이 운행될 때에는 헤드램프(300)의 빛을 사용하여 운전자의 시야를 확보한다. 헤드램프(300)가 작동하는 동안에는 광원의 발열에 의해 헤드램프(300) 내부가 가열되어 온도가 높은 상태가 유지되므로 내부에 습기가 있다 할지라도 기체상태가 유지되어 헤드램프(300) 내측의 표면에 습기가 맺히지는 않는다. 다만, 헤드램프(300)가 소등되면 내부의 습기가 기체상태를 유지할 에너지원은 사라지게 되는 반면, 헤드램프(300)의 외부는 대기와의 열교환에 의하여 온도가 낮아지므로 헤드램프(300)의 내면에 습기가 응결되기 시작한다.
또는 태양광에 직접 노출되는 야외에 주차한 경우 온실효과에 의하여 헤드램프(300) 내부공간은 점점 온도가 증가하여 헤드램프(300) 내부의 보이지 않는 곳에 존재하던 수분이 증발하여 헤드램프(300) 내부에 골고루 확산된다. 반면 헤드램프(300)의 외부는 대기와의 열교환에 의하여 헤드램프(300)의 내부에 비하여 낮은 온도가 유지되므로, 확산된 습기가 헤드램프(300) 내측 표면에 응결되어 습기가 발생할 수 있다.
이때 응결된 물방울이 헤드램프(300) 내부에 맺혀서 흐르게 되면 주변의 관련부품들이 부식되어 손상될 가능성이 발생하고, 물방울이 응결과 증발을 반복하면서 헤드램프 렌즈(301)의 내부표면에 흔적을 남겨 렌즈(301)가 뿌옇게 변하여 헤드램프의 조도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 헤드램프(300) 내부의 습도를 낮게 유지해야 한다. 헤드램프(300)의 조립을 완전 제습된 공간에서 수행하여 습기의 유입을 처음부터 차단하는 것도 방법이 될 수 있으나, 추후 전구의 교환 또는 헤드램프(300)의 정비가 필요한 상황이 되면 습기의 유입은 언제나 발생할 수 있다. 따라서 사후적으로 헤드램프(300) 내부의 습도를 낮출 필요성이 있다.
공기 중의 습도를 낮추는 방법은 두가지가 있다. 하나는 공기의 온도를 높여 상대습도를 낮추는 방법과, 공기 중의 습기를 제거하여 절대습도를 낮추는 방법이 있다. 상대습도를 낮추는 방법은 헤드램프 내부의 온도가 떨어질 경우 다시 헤드램프 내부에 응결되게 되므로 근본적인 해결방법이 될 수 없다. 따라서 본 발명에서는 헤드램프 내부의 습기를 전기분해함으로써 근본적으로 제거하고자 하는 것이다.
일반적인 물의 전기분해는 전해질이 포함된 물에 전극을 꽂아 전기분해를 시키나 헤드램프의 경우에는 수분의 양이 많지 않아 통전이 되지 않으므로 일반적인 전기분해 방법으로는 불가하다.
따라서 본 발명에서는 저전압에서 방전을 유도하여 이를 통해 공기중의 습기를 분해하고자 한다.
도 3 내지 도 4를 참고하여 구체적으로 살펴보면, 제1전극(101)을 전원의 일측 전극과 연결하고 헤드램프 하우징(303)의 내부공간에 노출되도록 배치하고, 제2전극(103)을 제1전극(101)과 일정거리 이격시켜 배치한다. 기본적으로 전류는 연결된 도선을 따라 흐르지만 단선 된 상태에서도 매우 고전압을 가하게 되면 단선된 도선 사이를 전자가 직접 건너뛰어 전달되는 방전이 일어난다. 다만, 차량에서 직접 방전을 유도할 만큼의 고전압을 확보하는 것은 쉽지 않으며, 다수의 전자부품이 존재하는 차량에 고전압을 통한 방전을 유도하는 것은 바람직하지 못하므로 저전압에서 방전이 일어나도록 하는 것이 필요하다.
이것이 제1전극(101)에 코팅된 유전체(109)의 역할이다. 유전체(109)는 전극의 표면에 코팅되어 전극 표면 전체에서 균일하게 방전이 일어날 수 있도록 하며, 전자의 방출이 쉬워지도록 도와 저전압에서도 방전이 일어날 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.
제1전극(101)의 유전체(109)가 코팅된 표면과 제2전극(103) 사이에는 간극이 형성되어 헤드램프 내의 공기가 통과할 수 있는 방전통기로(107)가 형성되어 있다. 방전통기로(107)에는 방전이 일어나고 있으며, 그 공간에 헤드램프 내부의 공기가 통과하면서 내포된 습기를 전기분해 하게 된다. 이를 통하여 헤드램프 내부 공기의 절대습도를 낮출 수 있게 된다.
다만, 헤드램프 내의 모든 습기가 습기분해 모듈(100)을 통과하여 분해되기 전에 주변 부품에 응결되는 경우도 발생한다. 특히, 헤드램프의 렌즈(301) 또는 하우징(303) 등 헤드램프 내 공기의 이슬점 온도보다 낮은 부품과 접촉하면 습기분해 모듈(100)에 의해 습기가 분해되기 전에 수분이 응결되는 경우가 발생한다. 물론 지속적으로 습기분해 모듈(100)을 통해 습기를 제거하면 응결된 수분이 다시 증발하고 습기분해 모듈(100)을 통해 수분이 분해되어 제거될 수 있으나, 많은 시간이 소요될 것이다.
따라서 본 발명에서는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 흡습지(200)를 통해 헤드램프 내의 렌즈(301)나 하우징(303) 등에 응결된 수분을 응집하고 그 수분을 습기분해 모듈(100)에 공급하여 빠르게 습기를 제거하고자 한다.
습기분해 모듈(100)은 복수개가 마련되고, 복수개의 습기분해 모듈(100)은 전극면끼리 나란하도록 배치되며, 흡습지(200)는 복수개의 습기분해 모듈(100) 사이에 상호 면접하도록 배치될 수 있다.
습기분해 모듈(100)의 전극에는 차량이 운행되는 동안 전원이 공급되므로 열이 발생한다. 이 때 흡습지(200)를 전극에 면접하도록 배치하면 흡습지(200)가 응집한 수분이 전극에서 발생한 열에 의하여 다시 증발되고, 증발된 수분은 습기분해 모듈(100)에 의해 분해되어 제거되는 것이다.
복수개의 습기분해 모듈(100) 사이에 배치시키면 전극을 통해 발생하는 열이 많아져 흡습지(200)가 응집한 수분이 증발하는 속도는 더욱 빨라질 것이다.
제1전극(101)과 제2전극(103)은 헤드램프의 렌즈(301)와 헤드램프 하우징(303)이 교차하는 부분에 위할 수 있다. 제1전극(101)과 제2전극(103)은 헤드램프의 렌즈(301) 및 헤드램프 하우징(303)과 선접촉되도록 배치되되, 제1전극(101)과 제2전극(103)이 헤드램프의 렌즈(301)와 형성하는 접촉선은 상하방향이 되도록 배치될 수 있다.
헤드램프 내에서 수분이 가장 많이 응집되는 곳은 외부온도에 가장 먼저 영향을 받는 헤드램프의 렌즈(301) 부분이다. 따라서 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같은 위치에 습기분해 모듈(100)을 배치하는 것이 가장 효율적일 것이다. 다만, 습기분해 모듈(100)에 습기가 원활하게 공급되어야 그 분해도 원활하게 일어날 것인바, 제1전극(101)과 제2전극(103)을 상하방향으로 세우는 방식으로 배치하는 것이다.
흡습지(200)의 일측 단부는 연장되어 헤드램프 렌즈(301)의 표면과 면접촉하도록 형성될 수 있다. 흡습지(200)의 타측 단부는 연장되어 헤드램프 하우징(303)의 표면과 면접촉하도록 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 흡습지(200)의 단부를 헤드램프의 렌즈(301)와 하우징(303) 방향으로 연장함으로써 헤드램프 렌즈(301) 및 하우징(303)에 응결된 수분을 빠르게 응집하여 분해할 수 있게 된다.
제1전극(101)과 제2전극(103)에는 각각 복수개의 통기홀(111)이 형성될 수 있다. 제1전극(101)과 제2전극(103)의 통기홀(111)은 상호 교차하도록 형성될 수 있다.
제1전극(101)과 제2전극(103) 사이에 형성되는 방전통기로(107)는 그 간격이 매우 좁다. 전극간의 간격이 멀어지는 경우 부도체에 해당하는 공기의 양이 많아져 저항이 증가하므로 저전압에서의 방전이 어렵게 된다. 따라서 그 간격은 수 밀리미터 이하의 좁은 간격으로 형성되는데 이러한 경우 헤드램프 내의 공기가 방전통기로(107)에 원활하게 공급되지 못할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 전극 자체에 통기홀(111)을 마련하여 방전통기로(107)에 공기가 원활하게 공급되도록 하고 있다. 또한 제1전극(101)과 제2전극(103)에 형성된 통기홀(111)이 상호 정렬되는 것이 아니라 교차하도록 형성하여 통기홀(111)을 통해 유입된 공기가 방전통기로(107)에 머무는 시간을 증가시킴으로써 공기중의 수분이 분해될 시간을 충분히 제공하게 된다.
또한 통기홀(111)은 흡습지(200)를 통해 응집된 물이 제1전극(101) 또는 제2전극(103)에서 발생하는 열에 의하여 증발하면 증발된 수분을 방전통기로(107)에 공급하는 역할도 수행한다.
유전체(109)는 Ionomer인 것을 특징으로 할 수 있다.
유전체(109)는 전자의 이동을 도와 저전압에서도 방전이 효율적으로 발생할 수 있도록 하는 역할을 수행해야 한다.
Ionomer란 양전하 또는 음전하를 내포하고 있는 고분자 물질이다. 좀 더 구체적으로 공유결합과 이온결합을 동시에 소유하고 있는 열가소성 플라스틱 물질로서 정전기력이 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 기본적으로 플라스틱 고분자 물질로서 유전체(109), 절연체의 성질을 지니고 있으나 우수한 정전기력을 바탕으로 전자의 이동을 도와 저전압에서의 방전을 돕는 역할을 수행한다.
유전체(109)는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)막에 Ionomer를 함침시켜 형성될 수 있다.
상술한 유전체(109)는 차량의 헤드램프 내부에 장착되는 특성상 다양한 온도변화와 습기, 진동 등에 장시간 노출되어도 성능을 유지하는 내구성이 필수적으로 필요하게 된다.
따라서 본 발명에서는 고온(300℃ 이상)에서 화학적 특성이 변하지 않으면서도 도금시에도 쉽게 박리되지 않는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 즉 다공성 테프론 막에 Ionomer를 함침시켜 전극에 코팅하고 있다. 이를 통해 Ionomer의 우수한 정전기력을 유지하면서 유전체(109) 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 습기분해 모듈 101 : 제1전극
103 : 제2전극 107 : 방전통기로
109 : 유전체 111 : 통기홀
200 : 흡습지 300 : 헤드램프
301 : 헤드램프의 렌즈 303 : 헤드램프 하우징

Claims (11)

  1. 전원의 일측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징의 내부공간에 노출되며 표면에 유전체 코팅된 제1전극, 전원의 타측 전극과 연결되고 헤드램프 하우징의 내부공간에 노출되며 제1전극과 일정거리 이격되어 간극을 형성하도록 배치된 제2전극 및 제1전극의 유전체 코팅면과 제2전극 사이에 형성되고, 헤드램프 내의 공기가 순환하며 제1전극과 제2전극 사이에서 발생하는 방전현상을 통해 공기중의 습기가 분해되는 방전통기로를 포함하는 습기분해 모듈; 및
    습기분해 모듈의 제1전극 또는 제2전극 중 어느 한 전극의 형상과 대응되도록 형성되고, 습기분해 모듈의 제1전극 또는 제2전극 중 어느 한 전극과 면접하도록 마련된 흡습지;를 포함하는 헤드램프 습기분해 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1전극과 제2전극은 평판형상으로 평행하게 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    습기분해 모듈은 복수개가 마련되고, 복수개의 습기분해 모듈은 전극면끼리 나란하도록 배치되며, 흡습지는 복수개의 습기분해 모듈 사이에 상호 면접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    제1전극과 제2전극은 헤드램프의 렌즈와 헤드램프 하우징이 교차하는 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제1전극과 제2전극은 헤드램프의 렌즈 및 헤드램프 하우징과 선접촉되도록 배치되되, 제1전극과 제2전극이 헤드램프의 렌즈와 형성하는 접촉선은 상하방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    흡습지의 일측 단부는 연장되어 헤드램프 렌즈의 표면과 면접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    흡습지의 타측 단부는 연장되어 헤드램프 하우징의 표면과 면접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    제1전극과 제2전극에는 각각 복수개의 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1전극과 제2전극의 통기홀은 상호 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    유전체는 Ionomer인 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    유전체는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)막에 Ionomer를 함침시켜 형성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 습기분해 장치.
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