KR101716953B1 - 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전면의 렌즈부와, 렌즈부의 후방에 결합되어 내부에 공간부를 이루며 내측 후방에는 램프가 형성되고 후면에는 램프의 점등과 소등 과정에서 공기의 순환이 가능하게 하는 통기구가 마련된 램프케이스와, 램프케이스 내부에서 렌즈부와 램프 사이에 형성되는 가시화상 확보공간이 형성된 헤드램프; 상온에서는 액상을 유지하고, 발열 반응하여 기화되는 기화유동화액체가 조성되어 가시화상 확보공간에 유색의 공기를 형성하는 유색공기 발생수단; 헤드램프 전면에서 이격 형성되며, 헤드램프 전면으로 평면 형태의 레이저를 발산하여 가시화상 확보공간 내에서 유색 공기와 반응하여 공기유동가시화상을 형성하는 하나 이상의 레이저발산기가 구비된 가시화레이저 발산장치; 가시화레이저 발산장치에 의해 가시화상 확보공간에 형성되는 공기유동가시화상을 촬영하는 하나 이상의 카메라가 구비된 유동가시화상 촬영장치; 및 가시화레이저 발산장치와 유동가시화상 촬영장치의 동작을 제어하며, 유동가시화상 촬영장치에 의해 촬영된 공기유동가시화상 영상을 저장 및 분석하여 파악하는 분석부를 포함하여 구성하여,
헤드램프를 설계함에 있어, 내부 공기의 유동을 균일하게 유지시키고, 이로 인한 대류열전달 현상을 극대화하여 응축현상이 발생하지 않도록 헤드램프의 설계가 가능하게 하기 위한 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치에 관한 것이다.

Description

헤드램프 내부 공기 유동 측정장치{Headlamps inside air flow measurement device}

본 발명은 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤드램프의 가시화상 확보공간에서 공기 유동을 가시화하여 헤드램프의 설계에 있어 내부 공기의 유동 분포를 고르게 유지하고 열전달을 촉진시켜 헤드램프 소등 및 살수, 우천시에 쉽게 발생할 수 있는 응축 현상을 방지하는 설계를 할 수 있게 하기 위한 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 헤드램프는 자동차와 같은 차량의 전방에 장착되어서 전방을 조광하여 야간 시야가 확보될 수 있도록 하는 것이다.

이상과 같은 헤드램프는 전면에 렌즈부가 결합되는 램프케이스와 상기 램프케이스의 후방부에서 장착되는 램프로 구성되는 것으로, 상기 램프와 렌즈부의 사이에는 씰링되어 있는 상태에서 외부와의 유체 교환이 거의 없고 먼지가 거의 없는 상태를 유지하는 공기가 있는 공간이 형성되어 있다.

또한, 상기 램프케이스에는 전구의 점등과 소등과정에서 발열로 인한 공기의 체적팽창으로 인한 압력 상승을 해소할 수 있도록 램프케이스 후방부에 통기구가 형성되어 있는 것이다.

이에, 상기와 같은 헤드램프는 램프에서 조사된 빛이 렌즈부를 통하여 집광되어서 전방을 조사하는 것이다.

한편, 상기 헤드램프는 전구의 발광 과정에서 발생하는 열에 의하여 상기 공기가 있는 공간의 공기 온도 차이에 의한 부력이 발생하여 내부에서 유동이 발생되는데 상대적으로 그 유동이 약하여 대류열전달이 발생하지 않는 구간에서는 전구가 소등됨과 동시에 우천, 세차와 같이 렌즈 외부표면에 급격한 온도변화가 발생할 경우 렌즈 내,외부의 온도차이에 의해 내부 온도가 이슬점온도 이하로 감소하였을 때 렌즈 내부 표면에 공기가 가지고 있던 수분이 응축되어 습기가 발생하게 된다.

대한민국특허출원공개 제 10-2009-0127377호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 헤드램프를 설계함에 있어, 내부 공기의 유동을 균일하게 유지시키고, 이로 인한 대류열전달 현상을 극대화하여 응축현상이 발생하지 않도록 헤드램프의 설계가 가능하게 하기 위한 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 전면의 렌즈부와, 렌즈부의 후방에 결합되어 내부에 공간부를 이루며 내측 후방에는 램프가 형성되고 후면에는 램프의 점등과 소등 과정에서 공기의 순환이 가능하게 하는 통기구가 마련된 램프케이스와, 램프케이스 내부에서 렌즈부와 램프 사이에 형성되는 가시화상 확보공간이 형성된 헤드램프;

상온에서는 액상을 유지하고, 발열 반응하여 기화되는 기화유동화액체가 조성되어 가시화상 확보공간에 유색의 공기를 형성하는 유색공기 발생수단;

헤드램프 전면에서 이격 형성되며, 헤드램프 전면으로 평면 형태의 레이저를 발산하여 가시화상 확보공간 내에서 유색 공기와 반응하여 공기유동가시화상을 형성하는 하나 이상의 레이저발산기가 구비된 가시화레이저 발산장치;

가시화레이저 발산장치에 의해 가시화상 확보공간에 형성되는 공기유동가시화상을 촬영하는 하나 이상의 카메라가 구비된 유동가시화상 촬영장치;

가시화레이저 발산장치와 유동가시화상 촬영장치의 동작을 제어하며, 유동가시화상 촬영장치에 의해 촬영된 공기유동가시화상 영상을 저장 및 분석하여 파악하는 분석부를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치는, 헤드램프의 설계에 있어 유동이 빠른 구역과 느린 구역의 유속 측정이 가능하여 측정의 정확성 향상에 따른 헤드램프 설계시 대류열전달 현상이 극대화되어 응축현상이 발생하지 않도록 헤드램프의 설계가 가능한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 전체도.
도 2는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 헤드램프 단면도.
도 3은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 유색공기 발생수단 제1 실시예도.
도 4는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 유색공기 발생수단 제2 실시예도.
도 5는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 유색공기 발생수단 제3 실시예도.
도 6은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 가시화레이저 발산장치 요부도.
도 7은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 공기유동가시화상 형성상태도.
도 8은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 공기유동가시화상 측정상태도.
도 9는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 공기유동가시화상 측정상태 요부도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 전체도이고, 도 2는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 헤드램프 단면도이다.

도 1 및 도 2의 도시와 같이 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치(1)는, 헤드램프를 설계함에 있어, 그 내부 공간에서 공기의 유동이 빠른 구역과 느린 구역의 유속을 측정하되, 이를 기초로 헤드램프 내부의 유속을 균일하게 유지할 수 있도록 설계에 적용 가능하게 하기 위한 것으로, 헤드램프(100)와, 유색공기 발생수단(200)과, 가시화레이저 발산장치(300)와, 유동가시화상 촬영장치(400)와, 분석부(500)로 구성된다.

여기서, 상기 헤드램프(100)는, 전면에 렌즈부(110)를 이루고, 그 렌즈부(110)의 후방에는 내부에 공간부를 이루도록 램프케이스(120)로 마감되게 구성된다.

이때, 상기 램프케이스(120)는, 그 내측 후방에 램프(121)가 수용 형성되고, 후면에는 상기 램프(121)의 점등과 소등 과정에서 공기의 순환이 가능하게 하는 통기구(122)가 외부와 연통되게 마련된다.

그리고, 램프케이스(120)의 내부에는 공기의 유동이 가시와 되어 공기유동가시화상을 이루게 하기 위한 가시화상 확보공간(130)이 형성된 것으로, 가시화상 확보공간(130)은 렌즈부(110)와 램프(121)의 사이에서 공간을 이루게 구성된다.

상기 유색공기 발생수단(200)은, 헤드램프(100)의 내부에 스모그 형태의 유색으로 된 공기를 형성하기 위한 것으로, 이를 위해서는 상온에서는 액상을 유지하고 발열 반응에 의해 기화되는 기화유동화액체(201)가 조성되며, 그 기화유동화액체(201)의 기화에 의해 헤드램프(100) 내부에서 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성하게 된다.

한편, 유색공기 발생수단(200)은, 기화유동화액체(201)를 적용함에 다양한 방식으로 유색의 공기 형성이 가능하다.

먼저, 제1 실시예를 살펴보면,

도 3의 도시와 같이 헤드램프(100)의 내부에 기화유동화액체(201)를 형성할 수 있는 것으로, 이는, 헤드램프(100)의 램프케이스(120)에 형성된 통기구(122)를 통해 기화유동화액체(201)를 헤드램프(100) 내부로 주입되게 구성할 수 있으며, 주입된 기화유동화액체(201)는 가시화상 확보공간(130)에서 바닥면에 위치되게 함이 이상적일 것이다.

즉, 주입된 기화유동화액체(201)는, 헤드램프(100)의 내부에서 램프(121)의 점등 및 소등 과정에서 발생되는 발열로 인해 기화되어 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성하게 되며, 이렇게 형성된 공기는 체적팽창으로 인해 압력 상승의 해소가 가능하게 된다.

또한, 제2 실시예를 살펴보면,

도 4의 도시와 같이 기화유동화액체(201)가 충전되는 한편, 전원 작동에 의한 히터(도면중 미도시함) 등의 발열구조를 가지는 유동화액체 기화기(210)를 적용하되, 그 유동화액체 기화기(210)를 헤드램프(100)의 내부에 수용되게 구성하며, 외부의 스위치(도면중 미도시함) 작동에 의해 작동 가능하게 구성할 수 있다.

즉, 유동화액체 기화기(210)에서는, 전원이 인가시 발열 작동하여 충전된 기화유동화액체(201)를 기화시키게 되는 것인바, 이에, 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성하게 된다.

또한, 제3 실시예를 살펴보면,

도 5의 도시와 같이 기화유동화액체(201)가 충전되는 한편, 전원 작동에 의한 히터(도면중 미도시함) 등의 발열구조를 가지는 유동화액체 기화기(210)를 적용하되, 그 유동화액체 기화기(210)를 헤드램프(100)의 외부에 별도 구성하며, 스위치(도면중 미도시함) 작동에 의해 작동 가능하게 구성할 수 있다.

즉, 유동화액체 기화기(210)에서는, 전원이 인가시 발열 작동하여 충전된 기화유동화액체(201)를 기화시켜 유색의 공기를 형성하게 되는 것인바, 그 생성된 공기를 별도의 주입관(도면중 미도시함) 등을 이용하여 램프케이스(120)에 형성된 통기구(122)를 통해 헤드램프(100) 내부로 주입시킴으로 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성하게 된다.

한편, 상기와 같이 유동화액체 기화기(210)를 적용시에는 내부 공기 유동 상태를 촬영하기 10~20초 전에 그 유동화액체 기화기(210)를 작동시켜 유색의 공기를 형성함이 바람직하다.

한편, 유색공기 발생수단(200)에 적용되는 기화유동화액체(201)는, 기화유동화액체 100중량%에 대하여 식물성글리세린 20중량%와, 프로필렌글리콜 30중량%와, 계면활성제 50중량%를 혼합하여 조성된다.

상기 가시화레이저 발산장치(300)는,

도 1을 참조하여 도 6의 도시와 같이 상기 헤드램프(100)의 전면에서 이격 형성되며, 헤드램프(100)의 전면 렌즈부(110)를 향하여 평면 형태의 레이저를 발산하여 가시화상 확보공간(130)에 형성된 유색의 공기와 반응하여 공기의 유동이 가시화되는 공기유동가시화상(10)을 형성하게 되는 것으로, 이를 위해서는 레이저를 발산하는 하나 이상의 레이저발산기(310)가 구비되며, 이때, 레이저발산기(310)는, 도면중 미도시 되었으나 렌즈부(110)의 크기 및 형상을 고려하여 상,하,좌,우 슬라이딩 이동력을 가지게 구성할 수 있을 것이다.

한편, 가시화레이저 발산장치(300)의 레이저발산기(310)는, 1개 내지 3개로 구성함이 바람직하며, 각각의 레이저발산기(310)의 전면에는 평면형태의 레이저를 수직평면 또는 수평평면 형태로의 발산 조정이 가능하게 하는 광학렌즈(311)가 더 포함되게 구성할 수 있는 것으로, 이때, 광학렌즈(311)는 회전 작동에 의해 조절되어 레이저의 수직평면 또는 수평평면 형태로의 발산이 가능하게하며, 이에 헤드램프(100)의 가시화상 확보공간(130)에서 수직평면 또는 수평평면 형태의 공기유동가시화상(10)의 형성이 가능하게 된다.

즉, 상기와 같이 레이저를 수직평면 또는 수평평면 형태로의 발산이 가능하게 구성함은, 헤드램프(100) 내의 공기의 유동 방향에 따른 다양한 측정에 적용 가능하게 하기 위함이다.

상기 유동가시화상 촬영장치(400)는, 상기 가시화레이저 발산장치(300)와 직각을 이루게 구성되며, 그 가시화레이저 발산장치(300)에 의해 가시화상 확보공간(130)에 형성되는 평면 형태의 공기유동가시화상(10)을 촬영하기 위한 것으로, 상기 가시화레이저 발산장치(300)의 레이저발산기(310)와 비례하는 수량으로 이루어지는 사진 및 동영상의 촬영이 가능한 하나 이상의 카메라(410)가 구비된다.

이때, 카메라(410)는, 도면중 미도시 되었으나 렌즈부(110)의 크기 및 형상을 고려하여 상기 레이저발산기(310)와 대응되게 상,하,좌,우 슬라이딩 이동력을 가지게 구성할 수 있을 것이다.

상기 분석부(500)는, 가시화레이저 발산장치(300)와 유동가시화상 촬영장치(400)의 동작을 제어하며, 유동가시화상 촬영장치(400)에 의해 촬영된 공기유동가시화상(10) 영상을 디스플레이하는 한편 저장 및 분석하여 파악 가능하게 구성된 것으로, 통상의 PC 형태로 구성되며, 유동가시화상 촬영장치(400)에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 하여 유속의 분석이 가능한 분석프로그램(도면중 미도시함)이 구축되어 있음은 당연할 것이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

헤드램프를 설계함에 있어, 그 내부 공간에서 공기의 유동이 빠른 구역과 느린 구역의 유속을 측정하되, 측정치를 기초로하여 헤드램프를 설계시 내부의 유속을 균일하게 유지할 수 있도록 적용 가능하게 하기 위한 것으로,

이를 위해서는 먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 도 7의 도시와 같이 헤드램프(100)의 내부에 형성된 가시화상 확보공간(130)에 스모그 형태의 유색으로 된 공기를 형성시키면 되는 것으로, 유색의 공기 형성은 상온에서는 액상을 유지하고 발열 반응에 의해 기화되는 기화유동화액체(201)를 이용하여 전술한 도 3 내지 도 5와 같이 유색공기 발생수단(200)에 의해 다양하게 형성 가능하게 된다.

이후, 가시화상 확보공간(130)에 대하여 공기유동가시화상(10)을 형성하되, 가시화레이저 발산장치(300)에 의해 가능한 것으로, 렌즈부(110)의 전면으로 레이저발산기(310)를 이용하여 평면 형태의 레이저를 발산하여 된다.

즉, 상기와 같이 렌즈부(110)의 전면으로 평면 형태의 레이저를 발산하게 되면, 그 평면 형태의 레이저는 렌즈부(110)를 투과하여 가시화상 확보공간(130)에서 유색의 공기와 반응하여 공기의 유동이 가시화되는 공기유동가시화상(10)을 형성하게 된다.

이에, 공기의 유동이 가시화되는 공기유동가시화상(10)을 통해 헤드램프(100)의 내부 공간에서 공기의 유동이 빠른 구역과 느린 구역의 유속 확인이 가능하게 된다.

한편, 상기와 같이 확인 가능한 공기의 유동은, 도 8의 도시와 같이 가시화레이저 발산장치(300)와 직각 방향에서 공기의 유동이 가시화된 공기유동가시화상(10)을 유동가시화상 촬영장치(400)의 카메라(410)를 이용하여 촬영 및 도 9의 도시와 같이 분석부(500)에서 디스플레이하는 한편, 이를 저장 및 분석프로그램을 통해 분석하여 헤드램프(100) 내부에서의 공기의 유동 경향을 확인할 수 있게 된다.

이에, 상기와 같이 헤드램프(100) 내부의 공기 유속 및 경향을 분석하여 공기가 있는 공간의 유동을 명확하게 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 하여 램프에서 발생하는 응축현상을 제어할 수 있는 헤드램프 구조물의 내부 형상 설계에 적용 가능하게 된다.

한편, 본 발명에서 적용되는 기화유동화액체는 상온에서 액체로 존재하고 발열에 의해 기화되기 때문에 그 보관 및 적용이 매우 용이하고, 통상의 유동가시화 입자로 흔히 사용되는 고체 분말입자에 비해 인체에 무해하게 사용할 수 있다.

또한, 통상의 유동가시화 입자로 사용되는 올리브유와 같은 오일류를 기화시켜 헤드램프의 유동가시화입자로 사용시에는, 실험중 그 가시화입자가 렌즈부에 부착되어 헤드램프를 교체하여야 하거나 실험 중간에 촬영을 할수없게 되는 반면에, 본 발명에서 적용되는 기화유동화액체는 렌즈부에 부착되더라도 80℃의 열풍건조기에서 10분간 건조를 수행하면 그 입자가 소멸되어 헤드램프의 재사용이 가능하며 실험 중간에도 오일류에 비해 헤이즈 현상이 거의 발생하지 않게 된다.

10 : 공기유동가시화상
100 : 헤드램프 110 : 렌즈부
120 : 램프케이스 121 : 램프
122 : 통기구 130 : 가시화상 확보공간
200 : 유색공기 발생수단 201 : 기화유동화액체
210 : 유동화액체 기화기
300 : 가시화레이저 발산장치 310 : 레이저발산기
311 : 광학렌즈
400 : 유동가시화상 촬영장치 410 : 카메라
500 : 분석부

Claims (4)

1. 전면의 렌즈부(110)와, 렌즈부(110)의 후방에 결합되어 내부에 공간부를 이루며 내측 후방에는 램프(121)가 형성되고 후면에는 램프(121)의 점등과 소등 과정에서 공기의 순환이 가능하게 하는 통기구(122)가 마련된 램프케이스(120)와, 램프케이스(120) 내부에서 렌즈부(110)와 램프(121) 사이에 형성되는 가시화상 확보공간(130)이 형성된 헤드램프(100);
   상온에서는 액상을 유지하고, 발열 반응하여 기화되는 기화유동화액체(201)가 조성되어 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성하는 유색공기 발생수단(200);
   헤드램프(100) 전면에서 이격 형성되며, 헤드램프(100) 전면으로 평면 형태의 레이저를 발산하여 가시화상 확보공간(130) 내에서 유색 공기와 반응하여 공기유동가시화상을 형성하는 하나 이상의 레이저발산기(310)가 구비된 가시화레이저 발산장치(300);
   가시화레이저 발산장치(300)에 의해 가시화상 확보공간(130)에 형성되는 공기유동가시화상을 촬영하는 하나 이상의 카메라(410)가 구비된 유동가시화상 촬영장치(400);
   가시화레이저 발산장치(300)와 유동가시화상 촬영장치(400)의 동작을 제어하며, 유동가시화상 촬영장치(400)에 의해 촬영된 공기유동가시화상 영상을 디스플레이와 저장 및 분석하여 파악하는 분석부(500)를 포함하여 구성하며;
   유색공기 발생수단(200)은,
   기화유동화액체(201)를 헤드램프(100)의 통기구(122)를 통해 내부로 주입되게 구성하되, 주입된 기화유동화액체(201)가 헤드램프(100) 내측 후방의 램프(121)의 점등 및 소등 과정에서 발열로 인해 기화되어 가시화상 확보공간(130)에 유색의 공기를 형성 및 공기의 체적팽창으로 인한 압력상승의 해소가 가능하게 구성하거나,
   기화유동화액체(201)가 충전되는 한편, 전원 작동에 의한 발열구조를 가지는 유동화액체 기화기(210)를 구비 및 헤드램프(100)의 내부에 수용되게 구성하되, 외부의 스위치 작동에 의해 유동화액체 기화기(210)를 작동시켜 유색의 공기를 형성하거나,
   기화유동화액체(201)가 충전되는 한편, 전원 작동에 의한 발열구조를 가지는 유동화액체 기화기(210)를 구비 및 헤드램프(100) 외부에 형성하되, 스위치 작동에 의해 유동화액체 기화기(210)를 작동시켜 헤드램프(100) 외부에서 유색의 공기를 형성 및 통기구(122)를 통해 헤드램프(100) 내부로 주입시켜되는 것 중 어느 하나로 구성함을 특징으로 하는 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   기화유동화액체(201)는,
   기화유동화액체 100중량%에 대하여 식물성글리세린 20중량%와, 프로필렌글리콜 30중량%와, 계면활성제 50중량%로 조성함을 특징으로 하는 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   가시화레이저 발산장치(300)는,
   레이저발산기(310)를 1개 내지 3개로 구성하고, 레이저발산기(310)의 전면에는 평면 형태의 레이저를 수직평면 또는 수평평면 형태로의 조정이 가능하게 하는 광학렌즈(311)를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치.
   
   
4. 제 1항에 있어서,
   유동가시화상 촬영장치(400)의 카메라(410)는 상기 레이저발산기(310)의 수량과 비례하게 구성함을 특징으로 하는 헤드램프 내부 공기 유동 측정장치.
   

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