KR100969077B1 - 유입 공간 내 자연 대류 흐름을 형성하는 외기 도입 그릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버스의 주행 시 APU 룸(1)내부와 외부간 압력 차를 이용해 주행 풍을 APU 룸(1)내부로 유입하고, 유입된 외기가 APU 룸(1)내부에서 자연 대류되면서 APU 룸(1)내부로 설치된 에어 드라이어(3)를 냉각시킨 후, APU 룸(1)으로 유입된 공기를 다시 밖으로 배출하는 일련의 과정이 이루어져 에어 드라이어(3)의 온도 상승을 방지함에 따라, 압축기(A)에서 발생된 고온 압축 공기가 에어 드라이어(3)를 통과하면서 외부와 활발한 열 교환을 이루어 압축 공기의 온도 변화에 따른 수분 형성을 최대한 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

외기순환, APU룸, 그릴

Description

유입 공간 내 자연 대류 흐름을 형성하는 외기 도입 그릴{The outside air introduction grill inducted natural convection inside air influx room}

본 발명은 외기 도입 그릴에 관한 것으로, 특히 밀폐된 공간 내 유입된 외기가 자연 대류 흐름을 형성하도록 된 외기 도입 그릴에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 엔진룸의 전면에 장착되어 외부 찬 공기를 엔진룸으로 유입시키는 라디에이터 그릴(Grill)등과 같이, 외부에서 내부로 찬 공기를 끌어 들여 내부 장치의 열을 식혀 주는 냉각 방식을 많이 이용하게 된다.

특히, 버스와 같은 대형 차량의 경우는 엔진룸이 뒤쪽으로 형성됨과 더불어, 엔진 구동 시 압축기(Compressor)를 이용해 고압 압축 공기를 생성한 후, 이를 별도 공간에 설치된 에어 탱크(Air Tank)등을 이용해 저장해, 제동 시나 또는 요구될 때마다 사용할 수 있는 공기 압력 구동 장치를 많이 사용하게 된다.

이러한 공기 압력 구동 장치는 고압·고온으로 압축 저장되는 압축 공기가 주위 온도에 따라 필연적으로 형성되는 수분 생성을 최대한 억제하도록, 에어 탱크가 설치된 공간(통상 APU 룸(Room)이라 함)으로 냉각 팬을 설치하거나 또는 외기를 유입시켜, 압축공기의 절대습도를 낮추어주게 된다.

이와 같은 공압 장치는 엔진의 측면에 존재하고 공기를 압축하는 압축기로 인해 압력 증대와 더불어, 압축기와 에어 탱크 사이를 압축 공기가 경유하면서 약 90°까지 압축공기 온도가 상승됨에 따라, 통상적으로 데시칸트라는 물질과 공기를 접촉시킴에 따라, 기체상태의 수분을 공기로부터 빼앗아 액체상태의 수분으로 상변화를 시켜 차량 외부로 배출하는 에어 드라이어를 장착하게 된다.

하지만, 이러한 에어 드라이어는 에어 탱크의 온도 변화로 인한 압축 공기 상 변화에 따른 수분 생성 시, 수분으로 인하여 제동시 공기의 이동을 방해하거나 공압 튜브를 막아서 치명적인 제동장치의 고장 원인을 제공할 수 있게된다.

이에 따라 에어 드라이어는 그 내부 튜브를 나선형으로 성형하여 충분한 길이를 확보한 상태에서, 압축기로부터 유입된 공기가 이동하면서 외부공기와 열 전달을 통해 온도가 낮아지도록 하는 구조를 갖추게 된다.

또한, 이와 같은 에어 드라이어는 압축 공기 내 원활한 수분 제거 성능 유지를 위해, 에어 드라이어가 설치된 공간이 일정 온도 이상으로 상승하지 못하도록 냉각이 이루어져 야 만 한다.

이에 따라, 특히 버스의 경우 에어 드라이어의 설치 장소에 대한 온도 유지를 위해, 모터 구동되는 냉각 팬을 이용해 에어 드라이어와 함께 공간을 식혀주거나 또는, 버스의 후방 측면 쪽으로 에어 드라이어와 함께 에어 탱크 및 배관 라인이 설치되도록 형성된 APU 룸으로, 외부 공기를 유입시켜 APU 룸을 냉각시켜 주게 된다.

그러나, 버스에서와 같이 APU 룸 내부 공간으로 외기를 도입하는 경우는 APU 룸에 설치된 그릴(Grill)의 외부 공기 도입 성능에 냉각 성능이 좌우되지만, 통상적으로 외기 도입 그릴이 APU 룸 측면으로 설치됨에 따라, 버스 주행 시 발생되는 주행 풍의 APU 룸 내부 공간 유입이 충분히 이루어지지 않는 취약함이 있게 된다.

또한, APU 룸 내부 공간으로 외기를 도입하도록 APU 룸에 설치된 그릴(Grill)이, 그 폭을 따라 일정 간격을 두고 개구된 채널형상을 이루는 단순 구조로 형성됨에 따라, 상기 그릴을 통한 외기의 APU 룸 내부 공간 유입이 충분히 이루어지는데는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 빈 내부 공간의 개구된 한쪽 측면으로 설치된 그릴(Grill)이 그 내부 공간에서 자연 대류 흐름을 형성하도록 외기를 유입함과 더불어, 내부 공간에서 자연 대류 흐름을 형성한 외기를 다시 외부로 배출되도록, 외기 유입구간과 이에 이격된 외기 배출구간을 동시에 형성시켜, 폐쇄된 내부 공간으로 외기의 유입과 배출이 원활히 이루어지는 흐름을 형성함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외기 유입구간과 이에 이격된 외기 배출구간을 동시에 형성한 그릴을 APU 룸에 설치해, 주행 시 외부와 압력 차를 형성하는 APU 룸의 내부 공간으로 외기의 유입과 배출이 신속히 이루어지면서도 내부 공간에서 자연 대류 흐름을 형성함에 따라, 냉각 팬과 같은 동력을 이용하지 않고서도 APU 룸에 설치된 공압 장치를 구성하는 에어 탱크와 에어 드라이어 등에 대한 충분한 냉각 성능을 유지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 APU 룸에 설치된 외기 유입구간과 이에 이격된 외기 배출구간을 동시에 형성한 그릴을 통해 APU 룸 내부 공간에 대한 냉각이 충분히 이루어짐에 따라, APU 룸으로 외기 유입을 위한 냉각 팬과 동력 수단이 사용되지 않으므로 중량 증가와 원가 상승 방지는 물론, 전체적인 외관미도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외기 도입 그릴은, 에어 드라이어와 에어 탱크가 설치된 밀폐된 공간의 룸을 형성하는 바닥면에서 상기 에어 드라이어를 사이에 두고 차체의 후방쪽 위치에 형성된 다수개의 외기 유입구와; 상기 외기 유입구와 이격된 상태로 상기 에어 드라이어를 사이에 두고 차체의 전방쪽 위치에 형성된 다수개의 외기 배출구를 포함하면서; 상기 외기 유입구에는 밀폐된 공간의 룸으로 외기가 유입되도록 흐름을 유도하는 커버가 상기 바닥면에서 밀폐된 공간의 룸을 향하여 일체로 돌출 형성되고; 상기 외기 배출구에는 룸 내부의 공기가 밖으로 배출될 수 있도록 흐름을 유도하는 커버가 상기 바닥면에서 밀폐된 공간의 룸을 향하여 일체로 돌출 형성된 것;을 특징으로 한다.

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본 발명에 의하면, 외기 유입구간과 외기 배출구간이 동시에 형성됨에 따라, 냉각 팬과 같은 강제 외기 유입 장치를 사용하지 않고서도 주행 풍에 의한 외기 유입과 배출이 원활히 이루어질 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 외기 유입구간과 외기 배출구간을 동시에 형성한 그릴을 에어 탱크와 에어 드라이어 등이 설치된 버스의 APU 룸에 장착함에 따라, 주행 시 외부와의 압력 차에 의해 APU 룸의 내부 공간으로 외기의 유입과 배출이 신속히 이루어지면서도 APU 룸의 자연 대류 흐름을 통해 냉각 성능을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 외기 유입을 위하여 냉각 팬과 같은 동력 수단을 사용하지 않게 됨으로써 중량 증가와 원가 상승 방지는 물론, 전체적인 외관미도 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 엔진이 장착된 버스 후방부위의 측면 쪽으로 APU 룸(1)이 위치되되, 상기 APU 룸(1)에는 엔진 구동 시 함께 구동되는 압축기(A)로부터 압축 공기를 공급받아 저장하고 압축 공기 사용 장치(B)쪽으로 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공기 저장 앗세이(2)가 설치되며, 상기 APU 룸(1)의 저면으로는 주행 풍으로 인한 압력 차를 통하여 APU 룸(1)내부로 외기가 유입된 후, 밖으로 빠져나가는 대류 현상을 발생하는 외기 도입 그릴(6)이 설치되어진다.

여기서, 상기 압축 공기 저장 앗세이(2)는 압축기(A)로부터 압축 공기를 공급받아 저장하는 에어 탱크(5)와, 압축기(A)로부터 발생된 압축 공기 온도 상승을 방지하고 수분 생성 시 외부로 배출하도록 에어 탱크(5)로 이어지는 관로(4)사이에 연결되는 에어 드라이어(3)로 구성되어진다.

이때, 상기 외기 도입 그릴(6)은 외기를 유입해 그 내부 공간을 순환 한 후 다시 외부로 배출되는 외기 유입이 요구되는 밀폐된 내부 공간을 갖는 곳에 설치될 수 있으며, 이러한 장소는 차량의 종류에 관계없이 여러 위치에 형성되므로 외기 도입 그릴(6)의 설치 장소에 제한이 없게 된다.

다만 본 발명에서는 버스와 같이 후방에 엔진이 장착되고, 그 측면 쪽으로 공압 장치를 구성하는 에어 탱크와 에어 드라이어 등이 배관되어 설치된 APU 룸의 경우, 에어 드라이어의 온도 상승을 방지해 에어 드라이어의 압축 공기 내 수분 제거 성능을 최적으로 유지를 할 필요가 있고, 이로 인해 본 발명의 외기 도입 그릴(6)이 적용되는 최적 실시예이므로, APU 룸(1)에 외기 도입 그릴(6)이 설치된 상태에서 설명한다.

이와 같은 상기 외기 도입 그릴(6)은 APU 룸(1)내부에서 외기가 자연 대류를 형성하도록, APU 룸(1)의 바닥을 형성하는 바닥면(7)과, 상기 바닥면(7)의 일부 구간으로 외기를 외부에서 내부로 유입시켜주는 외기 유입구(8) 및 APU 룸(1)에서 밖으로 공기가 빠져나가도록 상기 외기 유입구(8)에 이격된 위치에 형성된 외기 배출구(9)로 이루어진다.

여기서, 상기 외기 유입구(8)는 상기 APU 룸(1)의 바닥면(7)에서 상기 에어 드라이어(3)를 사이에 두고 차체의 후방쪽의 위치에 다수개가 형성되고, 상기 외기 배출구(9)는 상기 외기 유입구(8)와 이격된 상태로 상기 에어 드라이어(3)를 사이에 두고 차체의 전방쪽의 위치에 다수개가 형성된다.
상기 외기 유입구(8)와 상기 외기 배출구(9)는 차체의 전후방향을 따라 일렬로 배치되면서 양단이 차체의 좌우방향을 향하도록 배치된 슬롯(slot) 모양으로 형성된다.
상기 외기 유입구(8)와 상기 외기 배출구(9) 각각에는 외기 흐름을 유도하기 위하여 상기 바닥면(7)에서 밀폐된 APU 룸(1)을 향하여 돌출 형성된 커버(8a,9a)가 일체로 구비된다.
여기서, 상기 커버(8a,9a)는 도 2에 도시된 바와 같이 호 형상이나 사각 형상 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
상기 외기 유입구(8)의 상기 커버(8a)는 도 1 및 도 2와 같이 밀폐된 APU 룸(1)에서 차체의 후방을 향하여 개구되게 형성되고, 상기 외기 배출구(9)의 상기 커버(9a)는 밀폐된 APU 룸(1)에서 차체의 전방을 향하여 개구되게 형성된 구조가 될 수 있다.
또한, 도 3과 같이 상기 외기 유입구(8)의 상기 커버(8a)는 밀폐된 APU 룸(1)에서 차체의 전방을 향하여 개구되게 형성되고, 상기 외기 배출구(9)의 상기 커버(9a)는 밀폐된 APU 룸(1)에서 차체의 후방을 향하여 개구되게 형성된 구조가 될 수도 있다.

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한편, 상기 외기 도입 그릴(6)은 상기 외기 유입구(8)와 상기 외기 배출구(9) 사이의 상기 바닥면(7)에서 차체의 좌우방향을 따라 일렬로 배치되게 형성됨과 더불어 양단이 차체의 전후방향을 향하도록 형성된 다수개의 슬롯(slot) 형상 보조 통풍구(10)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 보조 통풍구(10)는 상기 APU 룸(1)으로 외부 공기가 유입되거나 또는 상기 APU 룸(1)의 밖으로 공기가 빠져나가도록 하는 작용을 하게 된다.

도 4는 일반적으로 버스에 적용되는 공압 시스템의 압축 공기 경로를 간략히 도시한 것으로, 이와 같이 압축기(A)와 압축 공기 사용 장치(B)사이로 위치된 APU 룸(1)은 고온 압축 공기가 통과하는 에어 드라이어(3)의 온도 상승을 방지하는데 주안점을 둠에 따라, 에어 드라이어(3)가 항상 최적 온도를 유지하여 외부와 열 교환 작용이 충분히 이루어지도록 APU 룸(1)내 자연 대류 현상을 충분히 유지할 수 있도록 작용하게 된다.

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이하 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 버스의 주행 시 APU 룸(1)내부와 외부간 압력 차를 이용해 주행 풍을 APU 룸(1)내부로 유입하고, 유입된 외기가 APU 룸(1)내부에서 자연 대류되면서 APU 룸(1)내부로 설치된 에어 드라이어(3)를 냉각시킨 후, APU 룸(1)으로 유입된 공기를 다시 밖으로 배출하는 일련의 과정이 이루어져 에어 드라이어(3)의 온도 상승을 방지함에 따라, 압축기(A)에서 발생된 고온 압축 공기가 에어 드라이어(3)를 통과하면서 외부와 활발한 열 교환을 이루어 압축 공기의 온도 변화에 따른 수분 형성을 최대한 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 작용은 도 1에 도시된 바와 같이, 관로(4)를 매개로 압축기(A)쪽으로 이어진 에어 탱크(5)사이로 연결되어진 에어 드라이어(3)가 설치된 APU 룸(1)의 저면 부위로 외기 그릴(6)이 구비됨에 따라, 주행 시 APU 룸(1) 저면 부위를 지나는 주행 풍이 APU 룸(1)내 낮은 압력으로 외기 도입 그릴(6)을 통해 외기 유입과 배출이라는 자연 대류 공기 순환을 형성해 APU 룸(1)내부 온도 상승을 방지하고, 에어 드라이어(3)의 온도 상승에 따른 성능 저하를 방지할 수 있게된다.

이와 같이 외기를 APU 룸(1)내부로 유입 및 순환 후 배출시키는 외기 도입 그릴(6)은 도 2에 도시된 바와 같이, 주행 풍이 유입되도록 형성된 외기 유입구(8)에 대해 앞쪽(차량 전방 방향)으로 간격을 두고 외기 배출구(9)가 형성된 구조를 이루에 된다.

따라서, 차량 주행시 외기 유입구(8)를 통해 APU 룸(1)의 내부로 유입되는 외기는 호 형상의 커버(8a)에 의해 APU 룸(1)의 상측으로 상승하는 이동 흐름을 갖게 되는 바, 이러한 외기의 상승 이동은 APU 룸(1)의 내부에서 대류 현상을 촉발하도록 작용하게 된다.

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그리고, 상기 APU 룸(1)의 내부에서 발생된 대류 현상은 공기를 APU 룸(1)의 내부에 고르게 확산시켜줌에 따라, 신선한 저온 공기가 APU 룸(1)의 내부에 설치된 관로(4)와 에어 탱크(5) 및 에어 드라이어(3)를 냉각시켜 주게 되는 바, 특히 상기 에어 드라이어(3)가 최적의 성능을 유지할 수 있도록 냉각시켜 주게 된다.

그리고, APU 룸(1)의 내부로 유입된 공기는 대류 작용으로 APU 룸(1)의 바닥면(7)쪽으로 내려가는 이동을 하게 되고, 상기 바닥면(7)쪽으로 이동한 공기는 외기 배출구(9)를 통해 원활히 밖으로 빠져나가게 된다.

이때, 상기 외기 배출구(9)에 구비된 호 형상의 커버(9a)는 공기가 원활히 배출될 수 있도록 공기의 흐름을 유도하는 작용을 하게 된다.

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한편, 도 3과 같이 외기 유입구(8)와 외기 배출구(9) 사이에 보조 통풍구(10)가 더 형성된 경우, 상기 보조 통풍구(10)는 APU 룸(1)으로 더 많은 외부 공기가 유입되도록 도와주거나 또는 APU 룸(1)의 밖으로 공기가 원활히 빠져나가도록 하는데에 도움을 주게 된다.

상기 보조 통풍구(10)를 통한 외기 유입 작용은 차량 주행시 APU 룸(1) 내외부의 압력 차가 클 경우 발생하게 되고, 상기 보조 통풍구(10)를 통한 외기 배출 작용은 APU 룸(1) 내외부 압력 차가 작을 경우 발생하게 된다.

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도 1은 본 발명에 따른 유입 공간 내 자연 대류 흐름을 형성하는 외기 도입 그릴이 버스 APU 룸에 장착된 구성도

도 2(가)내지(다)는 본 발명에 따른 유입 공간 내 자연 대류 흐름을 형성하는 외기 도입 그릴의 구성도

도 3은 도 2의 변형례

도 4는 본 발명에 따른 버스 공압 장치의 개략적인 회로 구성도

도 5는 본 발명에 따라 버스 주행 시, 외기 도입 그릴을 통해 APU 룸 안으로 외기가 유입되고 자연 대류 흐름을 형성한 후, 다시 외부로 배출되는 외기 순환도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : APU 룸 2 : 압축 공기 저장 앗세이

3 : 에어 드라이어 4 : 관로

5 : 에어 탱크 6 : 외기 도입 그릴

7 : 바닥면 8 : 외기 유입구
8a,9a : 커버 9 : 외기 배출구
10 : 보조 통풍구

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A : 압축기 B : 압축 공기 사용 장치

Claims (11)

1. 에어 드라이어(3)와 에어 탱크(5)가 설치된 밀폐된 공간의 룸을 형성하는 바닥면(7)에서 상기 에어 드라이어(3)를 사이에 두고 차체의 후방쪽 위치에 형성된 다수개의 외기 유입구(8)와;

   상기 외기 유입구(8)와 이격된 상태로 상기 에어 드라이어(3)를 사이에 두고 차체의 전방쪽 위치에 형성된 다수개의 외기 배출구(9)를 포함하면서;

   상기 외기 유입구(8)에는 밀폐된 공간의 룸으로 외기가 유입되도록 흐름을 유도하는 커버(8a)가 상기 바닥면(7)에서 밀폐된 공간의 룸을 향하여 일체로 돌출 형성되고;

   상기 외기 배출구(9)에는 룸 내부의 공기가 밖으로 배출될 수 있도록 흐름을 유도하는 커버(9a)가 상기 바닥면(7)에서 밀폐된 공간의 룸을 향하여 일체로 돌출 형성되며;

   상기 외기 유입구(8)와 상기 외기 배출구(9) 사이의 상기 바닥면(7)에서 차체의 좌우방향을 따라 일렬로 배치되게 형성됨과 더불어 양단이 차체의 전후방향을 향하도록 형성된 다수개의 슬롯 형상 보조 통풍구(10)를 더 포함하여 구성된 것;

   을 특징으로 하는 유입 공간 내 자연 대류 흐름을 형성하는 외기 도입 그릴.
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