KR20230007649A - 내연기관 무시동 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관 무시동 난방시스템에 관한 것으로서, 연료가 소비되지 않고 매연이 발생하지 않으며 엔진이 내구성을 향상시킨 내연기관 무시동 난방시스템을 개시한다.
이를 위해, 본 발명은 엔진이 정지된 경우 차량의 배터리로부터 일정 시간동안 전류를 공급받아 회전력을 발생시키는 몸체와; 상기 몸체에 수납되고 상기 몸체에 냉각수가 유입되는 것을 방지하며 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 중공을 가지는 수납부와; 상기 수납부의 중공에 위치되어 상기 몸체의 극성변화를 따라 회전하면서 유입된 냉각수에 회전력을 주어 배출하는 회전자와; 상기 몸체와 결합하여 수납부와 회전자를 밀폐하고, 일측에서 엔진으로부터 냉각수를 유입하고, 유입된 냉각수를 상기 회전자에 공급하며, 상기 회전자를 거쳐 배출된 냉각수를 타측에 연결된 히터로 배출하는 덮개부를 포함한다.

Description

내연기관 무시동 난방시스템{Heating Device Using Engine Heat}

본 발명은 내연기관 무시동 난방시스템에 관한 것으로서, 연료가 소비되지 않고 매연이 발생하지 않으며 엔진이 내구성을 향상시킨 내연기관 무시동 난방시스템에 관한 것이다.

본 발명은 차실내의 난방장치에 관한 것으로, 상세하게는 엔진이 정지된 경우 차량의 배터리로부터 일정 시간동안 통전하도록 제어하고, 전류가 연결된 경우 회전력을 발생시키는 몸체와, 상기 몸체에 수납되고 상기 몸체에 냉각수가 유입되는 것을 방지하는 수납부와, 상기 수납부에 삽입되어 냉각수를 유입하고, 상기 몸체에 전류가 연결된 경우 변화하는 극성에 따라 회전하며 유입된 냉각수를 배출하는 회전자와, 일측에서 엔진으로부터 냉각수를 유입하고, 유입된 냉각수를 상기 회전자에 공급하며, 상기 회전자를 거쳐 배출되는 회전력을 가지는 냉각수를 타측에 연결된 히터로 배출하는 덮개부를 포함하는 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 차실내를 따뜻하게 하기 위한 난방장치가 구비되어 있다. 이러한 난방장치에는 엔진에서 발생하는 열을 이용하는 것과 엔진 이외의 열원을 사용하는 것이 있으며, 그 열원에 따라 엔진의 냉각수를 이용하는 온수식, 엔진의 배기열을 이용하지 않고 독립된 연소기를 이용하는 연소식 등으로 분류된다.

상기 온수식 난방장치는 수냉식 엔진 자동차에 많으며 가장 많이 쓰이는 형식이다. 이는 엔진의 냉각수를 순환시켜 열원으로 하는 것으로, 데워진 냉각수를 히터로 보내고 여기서 브로워로 공기를 보내어 난기를 얻는다.

즉 엔진의 고열로 데워진 냉각수의 일부를 히터로 유입시켜 공기가 히터 주위를 유동하면서 데워지고 이것을 브로워로 차실내로 보냄으로써 난방하도록 하는 것이다.

그러나 이러한 종래 차량의 온수식 난방장치는 엔진의 작동중에 이루어지는 것이며 엔진의 작동을 정지시키면 가동되지 않아 차량의 주행 후 운전자가 식사를 위하여 잠시 차량을 비우거나 고속도로 주행시 정차하여 차실내에서 휴식을 취할 때도 차실내의 난방상태를 유지하기 위하여 엔진의 시동을 끄지 않게 된다.

하지만 이는 계속적으로 엔진의 기동상태를 유지하게 되므로 운전자가 마음 놓고 자리를 비우기가 곤란하게 되어 운전자의 시간활용에 제약을 주게 된다는 문제점이 있으며, 연료의 낭비, 공회전에 따른 불완전 연소로 인하여 심한 매연의 발생, 엔진의 개스킷 파손 및 엔진의 조기 마모 등을 초래하게 된다. 또한 엔진 기동에 따른 소음으로 인하여 차실내에서 휴식하는 것에 방해가 된다는 문제점이 있다.

특히 대형 트럭이나 트레일러와 같은 대형차량의 경우 계속적인 시동상태를 유지할 때 상기 문제점에 대한 피해가 더욱 큰 것이며, 또한 이러한 대형차량의 경우 작업장이나 하역장에서의 대기시간과 운행시간이 길어 차실내에서 휴식을 취하는 경우가 많아 공회전을 통해 차실내의 난방을 유지하거나 별도의 난방장치를 차실내에 배치해 사용하는 경우가 많이 있어서 난방장치로 인해 차량 배터리의 사용이 심해 배터리 방전으로 시동이 곤란한 상황에 이르게 되는 문제점이 있었다.

또한, 본 출원인이 출원하여 등록받은 종래의 실용신안등록 제0265114호에서는 냉각수 관로 상에 별도의 개폐밸브를 두어 엔진 정지 후에도 지속적으로 차실내의 난방을 유지시킬 수 있는 구성을 개시하고 있는데, 개폐밸브가 엔진룸 내에 비치되고 수동조작을 통해 작동되어 작동시마다 엔진룸을 개방하여 작동시켜야하므로 매우 불편할 뿐 아니라, 냉각수의 취출량이 부족하여 차실내를 충분히 난방할 수 없는 문제점이 있었고, 이외에도 상기 난방장치를 엔진룸에 설치하는 경우 별도의 배관을 설치해야 하는바 구성이 복잡하게 되어 설치 및 유지관리상 어려움이 따랐다.

특허등록 제1769766호

본 발명은 상기 문제점을 일거에 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료가 소비되지 않고 매연이 발생하지 않으며 엔진이 내구성이 향상되고 차량 내 쾌적한 환경을 제공하는 내연기관 무시동 난방시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 내연기관 무시동 난방시스템은 엔진이 정지된 경우 차량의 배터리로부터 일정 시간동안 전류를 공급받아 회전력을 발생시키는 몸체와; 상기 몸체에 수납되고 상기 몸체에 냉각수가 유입되는 것을 방지하며 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 중공을 가지는 수납부와; 상기 수납부의 중공에 위치되어 상기 몸체의 극성변화를 따라 회전하면서 유입된 냉각수에 회전력을 주어 배출하는 회전자와; 상기 몸체와 결합하여 수납부와 회전자를 밀폐하고, 일측에서 엔진으로부터 냉각수를 유입하고, 유입된 냉각수를 상기 회전자에 공급하며, 상기 회전자를 거쳐 배출된 냉각수를 타측에 연결된 히터로 배출하는 덮개부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 몸체는 상기 회전자의 구동을 위한 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위한 제어유닛을 가지고; 상기 수납부는 상기 몸체와 결합되고 상기 회전자가 삽입되는 수납부 본체를 포함하며; 상기 회전자는 상기 구동부와 상호작용되어 회전운동이 가능하도록 하는 회전자본체와, 유입된 냉각수를 배출하기 위한 회전자배수부를 가지며; 상기 덮개부는 엔진의 냉각수가 유입되는 입수부와, 상기 입수부를 통해 입수된 냉각수를 임시로 저장하는 냉각수저장부와, 상기 냉각수저장부의 냉각수를 히터로 배출하는 배수부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명에 따른 내연기관 무시동 난방시스템은 차량 배터리의 작동전압을 주기적으로 체크하는 전압체크부와, 상기 난방장치의 작동시간을 체크하는 작동시간체크부와, 냉각수의 온도를 체크하는 온도체크부와, 상기 전압체크부, 작동시간체크부 및 온도체크부로부터 전송받은 정보에 기초하여 장치를 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 화물 승하차 및 대기시에 또는 장거리 운행 중 휴식시에 소음없는 쾌적한 휴식을 제공할 수 있다.

또한, 운행 후 정차시 엔진 과열로 인한 엔진 마로를 막을 수 있으며, 주정차시 공회전 금지의 실효화를 확보할 수 있다.

특히, 본 발명에 의하면 연료절감에 따른 경제성이 매우 우수하다. 승용차(2,000cc/12V) 시간당 공회전 약1L 소비시 월 20일, 1일 2시간 사용 가솔린 월 40L 절감되며, 상용차(15,000cc/24V) 시간당 공회전 약3L소비시 월 20일, 1일 2시간 사용시 경유 월120L 절감 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용된 차량을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 작동 흐름도를 도시하는 도면이다.

본 발명은 앞서 기술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는 엔진이 정지된 경우 차량의 배터리로부터 일정 시간동안 전류를 공급받아 회전력을 발생시키는 몸체와, 상기 몸체에 수납되고 상기 몸체에 냉각수가 유입되는 것을 방지하는 수납부와, 상기 수납부에 삽입되어 냉각수를 유입하고 변화하는 극성에 따라 회전하며 유입된 냉각수를 배출하는 회전자와, 일측에서 엔진으로부터 냉각수를 유입하고, 유입된 냉각수를 상기 회전자에 공급하며, 상기 회전자를 거쳐 배출되는 회전력을 가지는 냉각수를 타측에 연결된 히터로 배출하는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 1 실시예에 있어서, 상기 몸체는 상기 회전자의 구동을 위한 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위한 제어유닛을 가지고, 상기 수납부는 상기 몸체와 결합되고 상기 회전자가 삽입되는 수납부 본체를 포함하며, 상기 회전자는 상기 구동부와 상호작용되어 회전운동이 가능하도록 하는 회전자본체와, 유입된 냉각수를 배출하기 위한 회전자배수부를 가지며, 상기 덮개부는 엔진의 냉각수가 유입되는 입수부와, 상기 입수부를 통해 입수된 냉각수를 임시로 저장하는 냉각수저장부와, 상기 냉각수저장부의 냉각수를 히터로 배출하는 배수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 제어유닛은 차량 배터리의 작동전압을 주기적으로 체크하는 전압체크부와, 상기 난방장치의 작동시간을 체크하는 작동시간체크부와, 냉각수의 온도를 체크하는 온도체크부와, 상기 전압체크부, 작동시간체크부 및 온도체크부로부터 전송받은 정보에 기초하여 장치를 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 3 실시예에 있어서, 상기 수납부본체는 그 내부에 상기 회전자의 회전시에 회전자본체의 중심을 유지할 수 있도록 고정축을 가지고, 상기 회전자는 상기 고정축과 결합하는 제 2 삽입공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 냉각수저장부는 일측에 형성된 돌기를 추가로 포함하고, 상기 돌기를 기점으로 유입된 냉각수가 상기 회전자의 회전에 따른 회전운동을 하는 경우 운동시의 모멘트를 크게하여 증대된 유체에너지를 가지고 배출될 수 있도록 원주방향을 따라 반경이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 덮개부는 외부로부터 유입된 냉각수를 상기 회전자에 용이하게 공급할 수 있는 유도돌기를 가지고, 상기 회전자는 그에 대응하여 냉각수를 용이하게 유입할 수 있는 입수돌기를 가지는 입수로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 7 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 4 실시예에 있어서, 상기 덮개부는 상기 제 2 삽입공을 통해 돌출되는 상기 고정축과 결합되는 결합홈을 가지는 결합돌기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 8 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 입수부는 상기 덮개부의 상측에서 상기 배수부와 반대방향으로 일정 곡률로 절곡되어 측방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 9 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 수납부는 상기 몸체에 삽입되는 돌출면과 상기 몸체의 상면에 지지되는 제 1 결합면과, 상기 덮개부를 지지하는 제 2 결합면과, 상기 덮개부와 결합되어 상기 덮개부와 상기 수납부 사이에서 냉각수가 외부로 유출되지 않도록 1차로 밀봉하는 제 3 결합면과, 그 사이를 2차로 밀봉할 수 있도록 패킹부재를 삽입할 수 있는 패킹홈을 가지는 플렌지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 10 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 9 실시예에 있어서, 상기 덮개부는 상기 2 결합면과 결합되는 결합면과, 상기 제 3 결합면이 삽입되어 결합될 수 있는 밀봉홈과, 상기 패킹홈을 밀봉할 수 있는 밀봉면과, 상기 밀봉면을 통해 냉각수가 누설된 경우 그 냉각수를 임시로 저장할 수 있는 임시저장홈을 가지는 덮개플렌지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 11 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 난방장치는, 제 10 실시예에 있어서, 상기 덮개플렌지는 그 외주면에 관통공이 형성된 다수개의 제 3 고정부를 가지고, 상기 플렌지는 그 외주면에 관통공이 형성된 다수개의 제 2 고정부를 가지며, 상기 몸체는 암나사가 형성된 관통공을 가지는 다수개의 제 1 고정부를 상기 몸체의 외주면에 포함하여 체결구를 통해 일체로 체결되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

출원인은 이하에서 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치의 전체 사시도, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치의 분해 사시도이다.

도 2a 및 도2b를 참고하면, 본 발명에 따른 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)는 몸체(1), 수납부(2), 회전자(3) 및 덮개부(4)를 포함한다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 몸체의 평면도이다.

도 2b 및 도 3a를 참고하면, 상기 몸체(1)는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄되며 일정 길이의 내경(R1) 및 외경(R2)을 가지는 중공의 원통형상으로 형성되며, 그 내부에 구동부(11), 수납부삽입홈(12), 제어유닛(13), 전원라인(14), 제 1 고정부(15)를 포함한다.

상기 구동부(11)는 하기에 설명할 영구 자성체로 구성된 상기 회전자(3)와 상호작용되어 모터로서의 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 권선(121) 및 다수의 곡면판(122)을 포함한다. 따라서, 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)에 전원을 공급하는 상기 전원라인(14)을 통해 전류가 공급되면, 상기 구동부(11)의 권선(121) 및 다수의 곡면판(122)은 통상의 모터에 있어서 스테이터로서의 기능을 수행하여 상기 회전자(3)의 회전이 가능하도록 하고, 이에 대한 설명은 하기에 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)의 작동관계에서 상세히 살펴보기로 한다.

상기 수납부삽입홈(12)은 상기 구동부(11)의 다수의 곡면판(122)에 의해 둘러싸여 하기에 설명할 상기 수납부(2)가 삽입될 수 있는 소정 직경의 공간으로 형성된다.

도 3b은 본 발명의 일실시예에 따른 제어유닛의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 3a 및 도 3b를 참고하면, 상기 제어유닛(13)은 상기 몸체(1)의 하부 내측에 형성된 제어판으로 과다한 배터리 사용으로 인한 배터리의 방전을 방지하고 차실내의 온도를 효율적으로 관리할 수 있도록 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)를 전반적으로 제어하며, 전압체크부(131), 작동시간체크부(132), 온도체크부(133), 제어부(134)를 포함한다.

상기 전압체크부(131)는 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)의 작동명령신호를 수신하였을 때, 배터리의 전압을 체크하여 그 정보를 상기 제어부(134)에 전송하며, 작동시에도 배터리의 전압을 수시로 체크하여 상기 제어부(134)에 전송하게 된다.

상기 작동시간체크부(132)는 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)의 작동시간을 체크하여 그 정보를 상기 제어부(134)에 전송하게 되고, 이는 차량 배터리의 지나친 소모를 방지하기 위함이다. 또한, 상기 작동시간체크부(132)는 일반적으로 1시간 정도만 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)를 작동시키는 것이 바람직하다는 점과 엔진을 끈 상태 초기에는 냉각수의 온도가 높다는 점을 고려하여, 히터버튼을 넣어 상기 엔진의 폐열을 이용한 차실내의 난방장치(5)의 작동이 시작되는 시점에서 30분간은 상기 회전자(5)의 회전속도를 느리게 하여 소모되는 배터리의 양을 줄이도록 하고, 30분 이후로는 회전자(5)의 회전속도를 빠르게 하여 냉각수의 온도가 낮더라도 공급되는 유량을 증가시켜 적절한 실내온도를 유지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

Claims (1)

1. 엔진이 정지된 경우 차량의 배터리로부터 일정 시간동안 전류를 공급받아 회전력을 발생시키는 몸체와;
   상기 몸체에 수납되고 상기 몸체에 냉각수가 유입되는 것을 방지하며 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 중공을 가지는 수납부와;
   상기 수납부의 중공에 위치되어 상기 몸체의 극성변화를 따라 회전하면서 유입된 냉각수에 회전력을 주어 배출하는 회전자와;
   상기 몸체와 결합하여 수납부와 회전자를 밀폐하고, 일측에서 엔진으로부터 냉각수를 유입하고, 유입된 냉각수를 상기 회전자에 공급하며, 상기 회전자를 거쳐 배출된 냉각수를 타측에 연결된 히터로 배출하는 덮개부를; 포함하고,
   상기 몸체는,
   상기 회전자의 구동을 위한 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위한 제어유닛을 가지고;
   상기 수납부는 상기 몸체와 결합되고 상기 회전자가 삽입되는 수납부 본체를 포함하며;
   상기 회전자는 상기 구동부와 상호작용되어 회전운동이 가능하도록 하는 회전자본체와, 유입된 냉각수를 배출하기 위한 회전자배수부를 가지며;
   상기 덮개부는 엔진의 냉각수가 유입되는 입수부와, 상기 입수부를 통해 입수된 냉각수를 임시로 저장하는 냉각수저장부와, 상기 냉각수저장부의 냉각수를 히터로 배출하는 배수부를 포함하며,
   상기 제어유닛은,
   차량 배터리의 작동전압을 주기적으로 체크하는 전압체크부와, 상기 난방장치의 작동시간을 체크하는 작동시간체크부와, 냉각수의 온도를 체크하는 온도체크부와, 상기 전압체크부, 작동시간체크부 및 온도체크부로부터 전송받은 정보에 기초하여 장치를 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 무시동 난방시스템.

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