KR20230024012A - 차량의 화재방지장치 - Google Patents

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홍규식
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Abstract

본 발명은, 예컨대 무더운 날씨에 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 발화물질 위에서 아이들 상태로 정차할 때 배기장치의 열에 의한 발화를 방지할 수 있는 차량의 화재방지장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 차량의 엔진에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기 파이프; 및 상기 차량의 에어컨에 일단이 연결되고, 상기 에어컨으로부터 배출되는 응축수를 안내하는 드레인 호스를 포함하고, 상기 드레인 호스의 타단이 상기 배기 파이프의 발열부위에 인접하게 위치되어 응축수를 상기 발열부위로 방출하고 냉각시킬 수 있다.

Description

차량의 화재방지장치 {APPARATUS FOR PREVENTING FIRE OF VEHICLE}
본 발명은 예컨대 무더운 날씨에 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 발화물질 위에서 아이들(idle) 상태로 정차할 때 배기장치의 열에 의한 발화를 방지할 수 있도록 된 차량의 화재방지장치에 관한 것이다.
차량의 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스는 배기 파이프를 통해 촉매 컨버터나 배열 회수기로 유입된 후, 소음기를 경유하여 외부로 방출된다. 이때, 배기 파이프의 표면온도는 엔진 부근에서 약 600℃ ~ 900℃에 도달하고, 촉매 컨버터의 하류에서 약 500℃ ~ 750℃ 근처에 도달하고 있다. 또한, 촉매 컨버터나 배열 회수기 자체의 표면온도도 상승하게 된다.
더구나, 예를 들어 하절기의 무더운 날씨에 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 건초 또는 낙엽, 폐지 등과 같은 발화물질 위에서 엔진이 아이들 상태로 정차하고 있게 되면, 배기장치 중 배기 파이프 또는 촉매 컨버터 등에서 발생하는 열에 의해 발화물질이 발화되어 화재로 이어질 위험성이 있다.
이를 해소하기 위해, 배기장치의 주요 발열부위에 차열판을 장착하는 방안 등이 제안되고 있으나, 이러한 차열판은 차량의 원가 및 중량을 증대시키는 반면에 연비는 저하시켜서, 제품의 경쟁력을 떨어뜨리는 문제가 있다.
(특허문헌 1) KR 2019-0100650 A
본 발명은, 예컨대 무더운 날씨에 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 발화물질 위에서 아이들 상태로 정차할 때 배기장치의 열에 의한 발화를 방지할 수 있는 차량의 화재방지장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 차량의 엔진에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기장치; 및 상기 차량의 에어컨에 일단이 연결되고, 상기 에어컨으로부터 배출되는 응축수를 안내하는 드레인 호스를 포함하고, 상기 드레인 호스의 타단이 상기 배기장치의 발열부위에 인접하게 위치되어 응축수를 상기 발열부위로 방출하고 냉각시킬 수 있다.
상기 배기장치의 발열부위는 배기 파이프 또는 촉매 컨버터 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 차량의 화재방지장치는, 상기 드레인 호스에 연결되어, 상기 에어컨의 응축수를 일시적으로 저장하는 응축수 리저버; 및 상기 배기장치에 장착되고, 내부에 유로가 형성된 워터재킷을 더 포함하고, 상기 응축수 리저버의 응축수가 상기 워터재킷에 공급될 수 있다.
상기 응축수 리저버는, 선택적으로 개폐되어 저장된 응축수를 방출하는 배출밸브를 포함하고, 상기 워터재킷의 유로 입구에는 물받이부가 구비되어, 상기 배출밸브로부터 방출되는 응축수를 받아들이며, 상기 물받이부와 상기 배출밸브는 거리를 두고 이격될 수 있다.
상기 응축수 리저버는, 선택적으로 개폐되어 저장된 응축수를 방출하는 배출밸브를 포함하고, 상기 배출밸브와 상기 워터재킷의 유로 입구 사이에 연결튜브가 개재되어, 상기 배출밸브로부터 배출되는 응축수를 상기 워터재킷에 공급할 수 있다.
상기 워터재킷은 상기 배기장치 중 촉매 컨버터에 설치될 수 있다.
상기 워터재킷에는, 외부의 대기와 연통하는 배출구가 형성되고, 상기 배출구는 적어도 상기 유로 입구보다 낮게 위치될 수 있다.
상기 배기장치에 설치되어, 상기 배기장치의 표면온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 온도센서로부터 입력받은 감지신호와 상기 엔진의 운전상태에 따라 상기 배출밸브의 개도율을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 엔진의 토크센서와 냉각수 온도센서에 연결되고, 타이머를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 차량의 속도와, 상기 엔진이 아이들 상태로 진입하기 전 평균 토크, 및 냉각수 온도에 의해, 상기 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 아이들 상태로 정차하고 있음을 판정하고, 상기 배기장치의 표면온도가 설정된 기준 표면온도를 초과할 때, 상기 제어부는 상기 배출밸브가 개방되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 엔진이 아이들 상태로 진입한 후 상기 배기장치의 표면온도가 시간대별 기준 표면온도 이하로 떨어질 때까지 상기 배출밸브가 개방되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 에어컨으로부터 유출되는 응축수를 배기장치의 발열부위에 제공하여 냉각시킴으로써 화재를 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 간단한 구성으로 배기장치를 냉각할 수 있기 때문에, 배기장치로부터 차열판을 제거할 수 있게 되고, 이로써 원가 절감, 및 중량 감소를 통한 연비의 향상이 이루어져 제품의 경쟁력을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 적용된 제어흐름을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
본 명세서에서, 차량은 사람 또는 동물, 물건 등과 같은 피운송체를 출발지에서 목적지로 이동시키는 다양한 차량을 의미한다. 이러한 차량은 도로 또는 선로를 주행하는 차량에만 국한되지 않는다.
또한, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데에 사용될 수 있지만, 이들 구성요소는 제1, 제2, 제3 등의 용어에 의해 순서나 크기, 위치, 중요도가 한정되는 것은 아니며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 명명된다.
또한, 방향과 관련되어 사용된 용어 "전방", "후방", "위", "상부", "아래", "하부", "상하" 등은 차량 또는 차체를 기준으로 정의한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 배기장치(10)와, 에어컨(20)의 드레인 호스(29)를 포함할 수 있다.
배기장치(10)는, 차량의 동력을 발생시키는 엔진(1)의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 엔진의 후방으로 이동시켜 외부의 대기 중으로 원활히 방출하기 위한 장치이다.
배기장치(10)는, 엔진(1)의 각 실린더에 연결되어 배기가스를 받아들이는 매니폴드(11), 매니폴드와 연결되어 매니폴드로부터 전달받은 배기가스를 대기 중으로 방출하는 배기 파이프(12), 배기 파이프에 설치되어 배기가스를 정화하는 촉매 컨버터(13), 배기 파이프에 설치되어 소음을 감소시키는 소음기(14, 15)를 포함할 수 있다.
배기장치(10)는 차체의 하부와 접촉하거나 다소 이격되어 설치될 수 있다. 배기 파이프(12)는 일직선으로 형성되지 않고 차체의 하부가 갖는 형상에 따라 굴곡을 이루면서 형성될 수 있다.
매니폴드(11)는 복수의 분기관이 하나로 합쳐지도록 형성될 수 있다. 각 분기관은 엔진(1)의 각 실린더에 있는 배기포트와 연결되고, 각 실린더의 배기포트로부터 배출되는 배기가스는 매니폴드 내에서 모여 배기 파이프(12)를 통해 촉매 컨버터(13)로 유도된다.
촉매 컨버터(13)는, 예를 들어 백금, 팔라듐, 로듐 등으로 이루어진 금속망이 내장되어, 배기가스가 통과할 때 산화반응 또는 환원반응을 통해 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등을 무해한 이산화탄소, 물, 질소 등으로 동시에 정화시키는 역할을 수행한다. 촉매 컨버터에서는 배기가스의 유입에 따라 열이 발생될 수 있다.
소음기는 보조 소음기(14) 및 메인 소음기(15)가 배기 파이프(12)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치될 수 있다.
촉매 컨버터(13)에 인접하여 배치된 보조 소음기(14)에서는 배기가스의 1차 흡음작용이 이루어져 고주파 대역의 거친 소음이 저감될 수 있다. 보조 소음기를 통과한 배기가스는 배기 파이프(12)를 통해 메인 소음기(15)로 유입된다.
보조 소음기(14)로부터 멀리 떨어져 그 하류에 배치된 메인 소음기(15)는 2차로 배기가스를 정화시키고 소음을 저감시킨 후 대기로 배출할 수 있다.
배기장치(10)는, 촉매 컨버터(13)와 보조 소음기(14) 사이에 배열 회수기(미도시)가 더 포함될 수 있다. 배열 회수기는 배기 파이프(12)에 설치되어 배기가스의 폐열을 이용해서 엔진의 냉각수나 변속기의 오일 온도를 증가시킴으로써 차량의 연비 향상을 도모할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 배열 회수기는 배기가스의 흐름을 변경하기 위한 바이패스 파이프 및 밸브 등을 구비할 수 있다.
전술한 구성으로 이루어진 차량의 배기장치(10)는 이미 알려진 공지의 기술이므로, 본 명세서에서는 보다 자세한 구성과 작용, 효과 등의 설명을 생략하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 차량의 화재방지장치는, 배기장치(10) 중 배기 파이프(12)나 촉매 컨버터(13) 등과 같은 발열부위를 냉각시키는 데에 주안점을 두고 있음을 밝혀둔다.
차량용 에어컨(20)은 차량에 설치되어 외부의 공기를 실내로 도입하거나 실내의 공기를 순환시켜 냉각시킴으로써 실내를 냉방하는 장치이다. 이러한 에어컨은, 케이스(21), 송풍기(22), 및 증발기(23)를 포함할 수 있다.
케이스(21)의 입구 측에는 공기 유입구(24)가 형성되고 출구 측에는 각각 개도가 조절되는 복수의 공기 토출구(25)가 형성된다.
케이스(21)의 공기유입구(24) 측에는 송풍기(22)가 설치되어, 내기 또는 외기를 케이스의 내부로 강제 송풍하게 된다. 케이스의 내부에는 공기유입구(24)와 공기토출구(25)를 연통시키는 공기 유로가 형성된다.
케이스(21) 내 공기 유로 상에 증발기(23)가 설치되고, 증발기에는 냉매 유입관(26) 및 냉매 유출관(27)이 연결된다. 증발기의 내부를 흐르는 냉매와 증발기를 통과하는 공기가 서로 열교환하여, 증발기는 내기 또는 외기를 냉각시킬 수 있다. 증발기에 연결된 냉매 유출관은 압축기(미도시)와 연결될 수 있다.
케이스(21)의 하부에는 증발기(23)에서 열교환 중에 발생된 응축수를 배출하기 위한 드레인 홀(28)이 형성되고, 이 드레인 홀에는 드레인 호스(29)의 일단이 연결되어 응축수를 안내하고 타단을 통해 케이스(21)의 외부로 배출한다. 드레인 호스는 변형이 쉬운 플렉시블한 재질로 만들어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 에어컨(20)의 작동시 필연적으로 발생하는 응축수를 이용하여 배기장치(10)의 발열부위를 냉각시킴으로써, 발화물질의 발화 가능성을 없앨 수 있는 차량의 화재방지장치를 제안하고자 한다.
이를 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에서는 에어컨(20)의 드레인 호스(29)가 배기장치(10)의 발열부위에 인접하게 그 단부, 즉 타단이 위치되도록 연장될 수 있다. 또, 드레인 호스는, 배기장치의 발열부위에 인접하게 타단이 위치하도록 고정될 수 있다.
예를 들어 하절기의 무더운 날씨에 차량의 엔진(1)이 고부하로 작동한 후 건초 또는 낙엽, 폐지 등과 같은 발화물질 위에서 엔진이 아이들 상태로 정차하고 있게 되면, 배기장치(10)의 과열에 의해 발화물질이 발화되어 화재로 이어질 위험성이 있으며, 실제로 화재가 발생하고 있다.
약 8%의 경사로를 시속 50km의 속도로 등판 주행한 후 차량의 엔진(1)이 아이들 상태로 진입할 때 배기장치(10)의 표면온도를 측정해 보면, 배기가스는 물론, 배기장치의 배기 파이프(12)나 촉매 컨버터(13) 등의 표면온도가 400℃를 초과하여 거의 500℃에 육박하고 있다.
화재로 이어질 수 있는 나무의 발화점(공기나 산소 속에서 물질이 열을 받게 될 때 스스로 발화하여 연소를 시작하는 최저온도)이 400 ~ 470℃이므로, 전도나 복사에 의한 열전달로 가열되는 것을 감안하더라도 화재로 이어질 가능성이 있다. 더구나, 무더운 날씨하의 건초 또는 낙엽, 폐지 등은 나무의 발화점보다 더 낮은 온도에서 발화될 수 있을 것이기 때문에, 과열되는 배기장치(10)를 냉각할 필요가 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에서는 에어컨(20)의 드레인 호스(29)가 배기장치(10)의 발열부위에 인접하게 위치되도록 그 단부가 연장되어, 에어컨의 작동시에 드레인 호스의 단부로부터 증발기(23)의 응축수가 배기장치의 발열부위로 방출됨으로써 배기장치의 발열부위를 자동으로 냉각시킬 수 있다.
표 1에는 외기의 온도 및 습도에 따라 에어컨(20)의 증발기(23)에서 생성되어 배출되는 응축수 배출량이 예시되어 있다. 이때, 증발기로 유입되는 외기의 풍량은 300cmh(즉, m3/hr)이다.
외기의 습도(%) 30℃외기의
유량(lpm)		 35℃외기의
유량(lpm)		 40℃외기의
유량(lpm)
40 0.04 0.05 0.07
50 0.05 0.07 0.09
60 0.07 0.08 0.10
70 0.08 0.10 0.12
80 0.09 0.11 0.14
90 0.10 0.13 0.16
100 0.11 0.14 0.18
이와 같이, 에어컨(20)의 증발기(23)에서 생성되어 배기장치(10)를 냉각하기 위한 응축수의 양은 충분히 확보됨을 알 수 있다. 예를 들어, 증발기로 유입되는 외기의 풍량을 증대시키거나 외기와 증발기 간 온도차를 증가시키면, 더욱 많은 양의 응축수가 드레인 호스(29)의 단부로부터 배기장치의 발열부위로 방출될 수 있다.
따라서, 에어컨(20)의 증발기(23)에서 생성되어 배출되는 시원한 응축수에 의해, 과열된 배기장치(10)의 발열부위를 냉각시킴으로써, 차량의 배기장치에 요구되는 표면온도에 관한 규정을 만족시킬 수 있다. 본 발명에 따른 차량의 화재방지장치는, 예를 들어 표면온도가 최초 525℃인 최대 허용온도로부터 엔진이 아이들 상태로 진입한 후 5분 이내에 400℃ 미만에 도달하도록 규정된 오스트레일리아 국가규격(Australian Standard 3761-1900)을 만족시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 에어컨으로부터 유출되는 응축수를 배기장치의 발열부위에 제공하여 냉각시킴으로써 화재를 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 에어컨의 응축수가 도달할 수 있도록 간단히 드레인 호스를 연장하여 배기장치를 냉각할 수 있기 때문에, 배기장치로부터 기존의 차열판을 제거할 수 있게 되고, 이로써 원가 절감, 및 중량 감소를 통한 연비의 향상이 이루어져 제품의 경쟁력을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 배기장치(10), 에어컨(20)의 드레인 호스(29), 응축수 리저버(30), 및 워터재킷(40)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예는, 응축수 리저버(30) 및 워터재킷(40)이 부가된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 도 1에 도시된 제1 실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 설명함에 있어, 전술한 제1 실시예에 의한 차량의 화재방지장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
응축수 리저버(30)는 에어컨(20)의 드레인 호스(29)에 연결되어, 응축수를 일시적으로 저장하는 부재이다. 이러한 응축수 리저버는 차량에서 플로워 패널의 하면에 설치될 수 있으나, 그 설치위치는 반드시 이에 한정되지 않는다.
여기서, 에어컨(20)의 드레인 호스(29)는 전술한 바와 같이 배기장치(10)의 발열부위에 인접하게 위치되도록 그 단부가 연장되어 형성되고, 응축수 리저버(30)는 드레인 호스의 연장된 단부에 연결되도록 배치될 수 있다.
응축수 리저버(30)의 상부는 드레인 호스(29)의 단부에 연결되고, 하부에는 선택적으로 개폐되어 저장된 응축수를 방출할 수 있는 배출밸브(31)를 포함할 수 있다. 이러한 배출밸브로는 전동밸브, 전기유압식 밸브, 솔레노이드밸브 등이 채용될 수 있다.
에어컨(20)의 증발기(23)로부터 생성되고, 에어컨의 케이스(21)에 있는 드레인 홀로부터 배출된 응축수는 드레인 호스(29)를 통해 응축수 리저버(30)에 모인다. 배출밸브(31)는 배기장치(10)의 위에 위치하고, 응축수 리저버에 저장된 응축수는 배출밸브에 의해 배기장치의 워터재킷(40)으로 방출된다.
워터재킷(40)은 촉매 컨버터(13) 또는 배기 파이프(12)의 외측면을 따라 장착될 수 있다. 워터재킷은, 촉매 컨버터 또는 배기 파이프의 열이 아래의 발화물질로 전달되는 것을 방지하기 위하여 촉매 컨버터 또는 배기 파이프의 하부면에 장착될 수 있다.
워터재킷 내에는 유입된 응축수가 흐르는 유로가 형성될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 워터재킷은, 워터재킷과 촉매 컨버터 또는 배기 파이프의 사이에 응축수가 흐르는 유로가 형성되는 구조를 갖는 것도 가능하다.
워터재킷(40)은 배기장치(10) 중 주요 발열부위에 해당하면서 엔진(1) 측에 인접한 전방의 촉매 컨버터(13)에 설치될 수 있다.
혹은, 워터재킷(40)은, 촉매 컨버터(13)와 보조 소음기(14) 사이의 배기 파이프(12)에 설치될 수 있다.
실제로, 배기장치(10)가 과열되면, 촉매 컨버터(13)보다는 촉매 컨버터와 보조 소음기(14) 사이의 배기 파이프(12)에서 표면온도가 더 높다. 하지만, 촉매 컨버터의 지상고가 배기 파이프의 지상고보다 낮기 때문에, 지면과 가까운 촉매 컨버터에서 지면에 있는 발화물질을 발화시킬 위험성이 훨씬 높다.
더욱이, 촉매 컨버터(13)가 배기장치(10)에서 비교적 엔진 측에 인접한 상류에 위치하기 때문에, 촉매 컨버터를 냉각시키면, 냉각된 배기가스가 촉매 컨버터와 보조 소음기(14) 사이의 배기 파이프(12)로 이동하여 배기 파이프의 표면온도도 낮출 수 있다.
이에 따라, 표면온도와 함께 지상고 및 배치관계를 고려하면, 응축수가 흐르는 워터재킷(40)은 촉매 컨버터(13)에 설치되는 것이 더 바람직하다.
또한, 워터재킷(40)은 응축수 리저버(30) 및 배출밸브(31)로부터 소정의 거리를 두고 이격된 채로 그 아래에 위치되는 것이 좋다. 이로써, 응축수 리저버 및 배출밸브가 배기장치(10)의 복사열에 의해 손상되거나 고장이 야기되는 것을 방지할 수 있다.
워터재킷(40)에서 유로의 입구에는 대략 깔때기 형상의 물받이부(41)가 구비되어, 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)로부터 공급되는 응축수를 받아들일 수 있다. 워터재킷의 물받이부와 응축수 리저버의 배출밸브는 소정의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
워터재킷(40)에서 유로의 입구 반대쪽 끝에는 외부의 대기와 연통하는 배출구(42)가 형성될 수 있다. 배출구는 적어도 유로의 입구보다 낮게 위치되어, 입구로 유입된 응축수가 중력에 의해 유로를 따라 배출구를 향해 흐를 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 온도센서(50)와 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.
온도센서(50)는 배기장치(10)에 설치되어, 배기장치의 표면온도와 배기장치를 흐르는 배기가스의 온도를 감지하고, 감지신호를 제어부(60)로 출력할 수 있다. 예를 들면, 온도센서는 촉매 컨버터(13) 또는 배기 파이프(12)의 외측면에 배치될 수 있다.
제어부(60)는 온도센서(50)로부터 입력받은 감지신호와 엔진(1)의 운전상태에 따라 응축수 리저버(30)에 있는 배출밸브(31)의 개도율을 제어할 수 있다. 제어부는 엔진의 토크센서와 냉각수 온도센서 등에 연결되어 이들로부터 엔진의 운전상태와 관련된 데이터를 얻을 수 있으며, 타이머를 포함하여 타이머로부터 시간 데이터를 얻을 수 있다.
예를 들어, 차량 또는 엔진의 평가시 엔진의 과열상태에서 고유한 평균 토크와 냉각수 온도가 측정되고, 이들 측정값이 제어부(60)에 입력되어 차량 또는 엔진의 과열상태를 결정하는 기준으로 이용될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 차량의 속도, 엔진이 아이들 상태로 진입하기 전 평균 토크, 냉각수 온도, 배기장치의 표면온도 등에 의해, 차량의 엔진(1)이 고부하로 작동한 후 엔진이 아이들 상태로 정차하고 있음을 제어부(60)가 판정하게 되면, 배출밸브(31)의 작동이 시작되도록 제어부가 제어할 수 있다.
더불어, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 예를 들어 엔진(1)이 아이들 상태로 진입한 후 일정 시간(예를 들어 약 5분) 이내에, 배기장치(10)의 표면온도가, 화재로 이어질 수 있는 나무의 발화점 미만, 예컨대 400℃ 미만에 도달하도록, 제어부(60)에 엔진의 아이들 진입시 그리고 그 이후 시간대별 기준 표면온도가 일정 시간 단위(예를 들어 약 1분 단위)로 설정되어 있고, 이에 맞춰 응축수 리저버(30)에 있는 배출밸브(31)의 개도율이 결정될 수 있다.
표 2에는 차량이 주행 후 엔진이 아이들 상태로 진입할 때 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)로부터 배출되는 응축수 배출량을 결정하기 위한 배기장치(10)의 기준 표면온도가 예시되어 있다.
시간(분) 0 1 2 3 4 5 이상
표면온도(℃) 500 420 400 390 380 375
이러한 기준 표면온도는 전술한 오스트레일리아 국가규격을 충분히 만족시킬 수 있다.
제어부(60)가 적절한 개도율로 배출밸브(31)를 개방하면, 응축수 리저버(30) 내 응축수가 배출밸브를 거쳐 워터재킷(40)의 물받이부(41)로 낙하하고, 물받이부를 통해 워터재킷 내 유로에 응축수가 공급되게 된다.
이어서, 응축수는 자중에 의해 워터재킷(40) 내 유로를 통과하면서 워터재킷이 접촉하고 있는 배기장치(10)의 발열부위와 열교환한 다음에, 배출구(42)를 통해 워터재킷의 외부로 배출될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 에어컨의 증발기에서 생성되어 배출되는 시원한 응축수로 과열된 배기장치의 발열부위를 냉각시킴으로써, 차량의 배기장치에 요구되는 표면온도에 관한 규정을 만족시키고, 화재를 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 기존의 차열판처럼 단순히 열을 차폐하는 것이 아니라, 에어컨의 응축수가 흐를 수 있는 간단한 구성의 워터재킷을 장착하여 배기장치의 열을 냉각할 수 있기 때문에, 배기장치로부터 기존의 차열판을 제거할 수 있게 되고, 이로써 원가 절감, 및 중량 감소를 통한 연비의 향상이 이루어져 제품의 경쟁력을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 배기장치(10), 에어컨(20)의 드레인 호스(29), 응축수 리저버(30), 및 워터재킷(40)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예는, 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)와 워터재킷(40) 사이에 연결튜브(34)가 배치된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 도 2에 도시된 제2 실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치를 설명함에 있어, 전술한 제2 실시예에 의한 차량의 화재방지장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
연결튜브(34)는 일단이 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)에 직접 연결될 수 있으며, 타단은 워터재킷(40)의 유로 입구에 연결될 수 있다.
이러한 연결튜브(34)는 금속 중 열전도율이 낮은 예컨대 스테인리스강 등과 같은 금속, 또는 단열 성능을 가진 플라스틱, 세라믹, 유리섬유 등의 재질로 형성되거나, 금속, 플라스틱 등으로 된 관 부재를 단열재질로 둘러싼 이중관으로 형성될 수 있다. 이로써, 응축수 리저버(30) 및 배출밸브(31)는 물론, 연결튜브(34)가 배기장치(10)의 복사열이나 전도열에 의해 손상되거나 고장이 야기되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)와 워터재킷(40)의 유로 입구 사이에 연결튜브(34)를 개재시킴으로써, 제2 실시예에서 배출밸브를 거쳐 배출되는 응축수가 워터재킷의 물받이부(41)로 전달되지 못하고 낙하 도중에 비산되어 누수되는 응축수를 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에서는 연결튜브(34)에 의해, 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)로부터 배출되는 응축수 배출량을 누수 없이 확실히 유지하여 워터재킷(40)에 그대로 공급할 수 있는 장점이 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 에어컨의 증발기에서 생성되어 배출되는 시원한 응축수로 과열된 배기장치의 발열부위를 냉각시킴으로써, 차량의 배기장치에 요구되는 표면온도에 관한 규정을 만족시키고, 화재를 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 의하면, 에어컨의 응축수가 흐를 수 있는 간단한 구성의 워터재킷을 장착하여 배기장치를 냉각할 수 있기 때문에, 배기장치로부터 기존의 차열판을 제거할 수 있게 되고, 이로써 원가 절감, 및 중량 감소를 통한 연비의 향상이 이루어져 제품의 경쟁력을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치에 적용된 제어흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 운전자는 예컨대 하절기의 무더운 날씨 속에 차량을 운전하면서 에어컨(20)을 작동시켜 실내를 냉방한다. 이로써, 응축수 리저버(30)에는 에어컨으로부터 배출되는 응축수가 모여 저장된다.
일정 시간 동안 기준 평균 토크(A; 엔진의 과열상태에서 측정된 엔진 고유의 평균 토크) 이상으로 차량이 주행하여 엔진(1)의 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도(B; 엔진의 과열상태에서 측정된 엔진 고유의 냉각수 온도) 이상에 도달한 후 엔진이 아이들 상태로 정차(즉, 차량의 속도 = 0)하고 있을 때, 배기가스의 온도가 과열 기준에 도달하면, 다시 말해 배기장치(10)의 표면온도가 설정된 기준 표면온도(C), 예컨대 500℃를 초과하면, 제어부(60)는 에어컨(20)의 응축수를 저장하는 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)를 개방할 수 있다.
본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 차량의 화재방지장치는, 에어컨(20)의 작동과, 정차(즉, 차량의 속도 = 0), 엔진이 아이들 상태로 진입하기 전 평균 토크와 냉각수 온도에 의해 판정되는 엔진(1)의 고부하 운전, 및 배기장치(10)의 과열에서만 작동될 수 있다.
일정 시간 동안 배출밸브(31)를 개방하여 응축수 리저버(30)로부터 배기장치(10)에 장착된 워터재킷(40)으로 응축수가 배출되고, 일정 시간 후에도 배기장치(10)의 표면온도가 시간대별 기준 표면온도(C') 이하로 떨어질 때까지 배출밸브는 개방되어 응축수를 워터재킷에 공급한다.
워터재킷(40) 내 유로에 응축수가 공급되고, 이어서 응축수는 자중에 의해 워터재킷(40) 내 유로를 통과하면서 워터재킷이 접촉하고 있는 배기장치(10)의 발열부위와 열교환한 다음에, 배출구(42)를 통해 워터재킷의 외부로 배출될 수 있다.
일정 시간 후에 배기장치(10)의 표면온도가 정해진 기준 표면온도(C'), 예컨대 표 2의 375℃ 이하로 떨어지면, 제어부(60)는 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)를 폐쇄할 수 있다.
이에 따라, 에어컨(20)의 증발기(23)에서 생성되어 배출되는 시원한 응축수로 과열된 배기장치(10)의 발열부위를 냉각시킴으로써, 본 발명의 화재방지장치는 차량의 배기장치에 요구되는 표면온도에 관한 규정을 만족시키고, 화재를 예방할 수 있게 된다.
또한, 에어컨의 응축수가 흐를 수 있는 간단한 구성의 워터재킷을 장착하여 배기장치를 냉각할 수 있기 때문에, 본 발명의 화재방지장치는 배기장치로부터 기존의 차열판을 제거할 수 있게 하고, 이로써 원가 절감, 및 중량 감소를 통한 연비의 향상이 이루어져 제품의 경쟁력을 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
예를 들어, 엔진이 아이들 상태로 진입하기 전 평균 토크나 엔진의 냉각수 온도와 관계없이 정차한 상태에서 배기장치(10)의 표면온도가 설정된 기준 표면온도(C) 이상인 경우에 제어부(60)가 응축수 리저버(30)의 배출밸브(31)를 개방하도록 변경되는 것도 가능하다.
따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 엔진 10: 배기장치
11: 매니폴드 12: 배기 파이프
13: 촉매 컨버터 14: 보조 소음기
15: 메인 소음기 20: 에어컨
21: 케이스 22: 송풍기
23: 증발기 24: 공기 유입구
25: 공기 토출구 26: 냉매 유입관
27: 냉매 유출관 28: 드레인 홀
29: 드레인 호스 30: 응축수 리저버
31: 배출밸브 32: 연결튜브
40: 워터재킷 41: 물받이부
42: 배출구 50: 온도센서
60: 제어부

Claims (11)

  1. 차량의 엔진에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기장치; 및
    상기 차량의 에어컨에 일단이 연결되고, 상기 에어컨으로부터 배출되는 응축수를 안내하는 드레인 호스
    를 포함하고,
    상기 드레인 호스의 타단이 상기 배기장치의 발열부위에 인접하게 위치되어 응축수를 상기 발열부위로 방출하고 냉각시키는 차량의 화재방지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기장치의 발열부위는 배기 파이프 또는 촉매 컨버터 중 적어도 하나인 차량의 화재방지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드레인 호스에 연결되어, 상기 에어컨의 응축수를 일시적으로 저장하는 응축수 리저버; 및
    상기 배기장치에 장착되고, 내부에 유로가 형성된 워터재킷
    을 더 포함하고,
    상기 응축수 리저버의 응축수가 상기 워터재킷에 공급되는 차량의 화재방지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응축수 리저버는, 선택적으로 개폐되어 저장된 응축수를 방출하는 배출밸브를 포함하고,
    상기 워터재킷의 유로 입구에는 물받이부가 구비되어, 상기 배출밸브로부터 방출되는 응축수를 받아들이며,
    상기 물받이부와 상기 배출밸브는 거리를 두고 이격된 차량의 화재방지장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 응축수 리저버는, 선택적으로 개폐되어 저장된 응축수를 방출하는 배출밸브를 포함하고,
    상기 배출밸브와 상기 워터재킷의 유로 입구 사이에 연결튜브가 개재되어, 상기 배출밸브로부터 배출되는 응축수를 상기 워터재킷에 공급하는 차량의 화재방지장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 워터재킷은 상기 배기장치 중 촉매 컨버터에 설치된 차량의 화재방지장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 워터재킷에는, 외부의 대기와 연통하는 배출구가 형성되고,
    상기 배출구는 적어도 상기 유로 입구보다 낮게 위치된 차량의 화재방지장치.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 배기장치에 설치되어, 상기 배기장치의 표면온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서로부터 입력받은 감지신호와 상기 엔진의 운전상태에 따라 상기 배출밸브의 개도율을 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 차량의 화재방지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엔진의 토크센서와 냉각수 온도센서에 연결되고, 타이머를 포함하는 차량의 화재방지장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차량의 속도와, 상기 엔진이 아이들 상태로 진입하기 전 평균 토크, 및 냉각수 온도에 의해, 상기 차량의 엔진이 고부하로 작동한 후 아이들 상태로 정차하고 있음을 판정하고,
    상기 배기장치의 표면온도가 설정된 기준 표면온도를 초과할 때, 상기 제어부는 상기 배출밸브가 개방되도록 제어하는 차량의 화재방지장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 엔진이 아이들 상태로 진입한 후 상기 배기장치의 표면온도가 시간대별 기준 표면온도 이하로 떨어질 때까지 상기 배출밸브가 개방되도록 제어하는 차량의 화재방지장치.

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