KR0138315Y1 - 엔진 연료 냉각 및 가열 장치 - Google Patents

Abstract

외부 온도를 측정하는 온도 측정 수단과, 엔진에 연료를 공급하는 연료 공급 수단과, 상기 온도 측정 수단에서 측정한 온도값에 따라 전원의 극성을 변화시키는 극성 변화 수단과, 상기 극성 변화 수단에 의해 공급되는 전원의 극성이 변화됨으로써, 상기 연료 공급 수단에서 공급하는 연료를 냉각 및 가열시키는 연료 냉각 및 가열 수단을 포함하여 이루어지며, 펠티어 효과를 일으키는 전기 소자를 엔진 연료 냉각 및 가열 장치에 적용하여 엔진에 공급되는 연료를 주위 온도에 따라서 냉각 및 가열시킴으로써, 설치가 용이하고 진동, 잡음 및 마모가 없고 소음이 없는 효과를 제공한다.

Description

엔진 연료 냉각 및 가열 장치.

이 고안은 엔진 연료 냉각 및 가열 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 펠티어 효과를 엔진 연료 냉각 및 가열장치에 적용하여 엔진에 공급되는 연료를 주위 온도에 따라 냉각 및 가열하는 펠티어 효과를 이용한 엔진 연료 냉각 및 가열 장치를 제공하기 위한 것이다.

엔진의 출력 상승 조건에서 엔진에 주입되는 연료의 온도는 엔진의 초기시동시 및 작동중인 엔진의 성능과 출력에 가장 민감하게 반응하는 부분으로서, 엔진이 혹한기에 외부와 노출되어 냉시동될 때, 엔진에 유입되는 연료의 온도가 낮아 엔진내부에서 분무되는 연료가 적절한 무화 상태가 되어도 연료의 지나친 온도 강하로 인하여 초기 엔진 일발시동이 어렵게 되는 문제점이 있다.

그래서 상기의 문제점을 보완하기 위해 혹한기의 엔진 시동을 돕기 위하여 온수 순환식 엔진 예열장치, 온풍가열식 엔진예열장치 및 전기 플러그 가열장치 등을 부착한 엔진등이 있다.

그러나, 상기의 장치들은 부피가 크고 많은 주변 장치 및 복잡한 온수 배관등으로 설치 공간이 부족할 뿐아니라 상기 장치의 고장으로 인한 부수적인 문제점을 안고 있다.

그리고, 혹한기와 달리 혹서기에 엔진이 장시간 외부에 노출되어 가동 할 때, 엔진에 공급되는 연료는 엔진 주변의 복사열 전달과 엔진에서 회송되는 연료에 의한 전열 전달 등에 의하여 엔진에 공급되는 연료의 온도가 상승하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같이 엔진에 공급되는 연료의 온도가 지나치게 상승되면, 가솔린 엔진에서는 엔진 노킹의 원인이 되고, 공급되는 연료라인 내부에서 증기막이 형성되어 엔진의 정상 작동이 어렵게되며, 가솔린 엔진에서 압축비를 상승시키지 못하는 주요한 원인으로 영향을 준다.

디젤 엔진에서의 연료의 온도가 상승되면, 엔진의 특성상 정상적인 공기 압축 과정에 의한 엔진의 정상 연소가 이루어지지 못하고, 공급되는 연료의 온도상승에 따른 자연 착화 조건에 이르게 되어 엔진의 정상적인 압축 조건외의 상태에서 연료가 발화 및 폭발되어 디젤 노킹을 일으키고 엔진의 출력이 급격하게 저하되며 기계부의 파손을 일으키기는 문제점이 있다.

따라서, 이 고안은 펠티어 효과를 이용한 전기 소자를 엔진 연료 냉각 및 가열 장치에 적용하여 엔진에 공급되는 연료를 주위의 온도 변화에 따라서 냉각 및 가열하는 엔진 연료 냉각 및 가열 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1의 (가)와 (나)는 이 고안의 실시예에 따른 엔진 연료 냉각 및 가열 장치의 블록 구성도로서, (가)는 신호 흐름도이고, (나)는 연료 흐름도이다.

도 2는 도 1에 도시된 체임버를 나타낸 상세도이다.

도 3은 이 고안에 사용되는 펠티어 효과를 이용한 펠티어 소자의 구성도이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 이 고안은,

외부 온도를 측정하는 온도 측정 수단과;

엔진에 연료를 공급하는 연료 공급 수단과;

상기 온도 측정 수단에서 측정한 온도값에 따라 전원의 극성을 변화시키는 극성 변화 수단과;

상기 극성 변화 수단에 의해 공급되는 전원의 극성이 변화됨으로써, 상기 연료 공급 수단에서 공급하는 연료를 냉각 및 가열시키는 연료 냉각 및 가열 수단을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의하여, 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1의 (가)와(나)는 이 고안의 실시예에 따른 엔진 연료 냉각 및 가열 장치의 블록 구성도로서, (가)는 신호 흐름도이고, (나)는 연료 흐름도이다.

도 2는 도1에 도시된 체임버를 나타낸 상세도이다.

도 3은 이 고안에 사용되는 펠티어 효과를 이용한 펠티어 소자의 구성도이다.

첨부한 도1, 도3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 고안의 실시예에 따른 엔진 연료 냉각 및 가열 장치의 구성은,

엔진(1)과;

전원을 공급하는 밧데리(2)와;

차량 내부에 설치되어 외부 온도를 감지하는 온도 센서(3)와

상기 엔진(1)에 연료를 공급할 연료를 저장하고 있는 연료 탱크(4)와;

상기 연료 탱크(4)에 저장된 연료를 외부로 유출시키는 연료 펌프(5)와;

상기 연료 펌프(5)에 의해 유출된 연료를 여과하는 연료 필터(6)와;

두 금속(711, 712)과 접합된 펠티어 소자(71)를 내장하고 있으며, 상기 연료 필터(6)에 의해 여과된 연료를 공급받아 상기 연료의 온도가 일정 범위를 벗어나지 않도록 제어하는 체임버부(7)와;

상기 펠티어 소자(71)의 전단에 설치되어 있으며, 상기 밧데리(2)에서 공급되는 전원의 극성을 변화시키는 극성 변환 제어기(8)를 포함하여 이루어진다.

상기 체임버부(7)는 상기 밧데리의 전원을 공급받는 펠티어 소자(71)와, 최대한의 전열이 되도록 하는 격막(72)과 연료 입출구(73)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 고안의 실시예에 따른 엔진 연료 냉각 및 가열 장치의 작용은 다음과 같다.

우선 첨부한 도3을 참조로 하여 펠티어 효과를 설명하면, 펠티어 효과란 서로 다른 두 금속 소자(711, 712)를 접합하고, 상기 두 금속 소자(711, 712)의 끝단에 밧데리(2)에서 공급되는 양극과 음극의 전기를 통하면, 두 금속의 끝단중 밧데리(1)의 음극과 접속된 면은 가열되고, 밧데리의 양극과 접속한 면은 냉각되는데 상기의 원리가 펠티어 효과이다.

즉, 서로 다른 두 금속(711, 712)의 접점에 작은 기전력을 인가하게 되면, 접점은 냉각되어 히터싱크(heater sinker)로서 작동하여 주위의 열을 흡수하게 되고, 기전력의 방향을 바꾸면, 접점은 열을 발산하게되어 주위를 가열시킨다.

상기 펠티어 효과에 의해 발생되거나 냉각되는 열은 전기소자(펠티어 소자)(71)에 인가되는 전류값과 인가 시간 및 펠티어 계수에 비례한다.

그러므로 상기 펠티어 효과를 이용하여 짧은 시간에 큰 냉각 및 가열 효과를 얻기 위해서는 기전력 전달이 좋은 금속을 사용하여 펠티어 계수를 올리고, 인가되는 전류값을 크게 하여 사용하여야 한다.

그러므로 상기 펠티어 효과를 기초로 한 엔진 연료의 냉각 및 가열 장치를 첨부한 도 2와 도 3을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2를 참조로 하여 설명하면, 연료 탱크(4)에 저장된 연료는 상기 연료 탱크(4)의 내측에 위치한 연료 펌프(5)에 의해 펌핑(pumping)되어 연료 필터(6)로 공급된다.

상기 연료 필터(6)로 공급된 연료는 여과되어 체임버부(7)로 공급되어 열전달된 후 엔진(1)으로 공급된다.

상기 체임버부(7)는 서로 다른 두 금속이 접합된 전기 소자(펠티어 소자)(71)와, 상기 펠티어 소자(71)에서 발생되는 냉각 및 가열되는 열량을 최대로 연료에 전달하는 격막(72)과, 체임버부(7)에 연료가 입, 출되도록 하는 연료 입/출구(73)로 이루어져 있으며, 상기 전기 소자(71)는 두 개가 평행하게 대칭되어 있고, 상기 격막은 일측 전기 소자(71)의 금속면에 부착되어 타측 전기 소자(71)쪽으로 향해 있다.

혹서기 또는 혹한기일 때, 엔진을 가동시키지 않고 외부에 장시간 노출시키면, 엔진 연료의 온도는 상승 또는 하강하게 된다.

상기 엔진 연료의 온도 측정은 차량 내부에 설치된 온도 센서(3)의 외부 온도 측정으로 알 수 있으며, 상기 온도 센서(3)는 측정한 온도 신호를 극성 변환 제어기(8)로 출력한다.

상기 극성 변환 제어기(8)는 상기 펠티어 소자(4) 전단에 설치되어 있으며, 상기 온도 센서(3)에서 출력한 온도 신호를 입력받아 외부 온도를 판단한다.

상기에서 극성 변환 제어기(8)에서 판단한 외부 온도의 값이 설정 온도 이상이면, 상기 극성 변환 제어기(8)는 상기 펠티어 소자(4)에 공급되는 전원의 극성 즉, 전류의 방향을 변화시킴으로써, 상기 펠티어 소자(4)가 흡열하도록 하여 내부 연료를 냉각시킨다.

상기 펠티어 소자(4)에 공급되는 전류의 방향에 따라 상기 펠티어 소자(4)는 흡열 또는 방열 작용을 하여 연료를 냉각 또는 가열시킨다.

상기에서 펠티어 소자(71)는 차량의 밧데리(1)로부터 전원을 공급받는다.

상기와 같은 작용으로 상기 펠티어 소자(4)는 항상 일정 온도의 연료가 상기 엔진(1)에 공급되도록 하여 상기 엔진(1)의 성능 및 출력의 감소를 최소화하도록 한다.

첨부한 도 2을 참조로 하여 체임버부(7)의 상세한 동작을 설명하면, 체임버부(7) 내부에는 연료가 유입되어 열 전달이 최대로 되도록 펠티어 소자(4)의 전열면인 두 금속(711, 712)에 격막(72)이 설치되어 있으며, 상기 격막(72)은 펠티어 소자(4)에서 발생되는 냉각 및 가열되는 열량을 최대로 연료에 전달할 뿐 아니라, 연료 유입부(73)에 의해 상기 체임버부(8) 내부에 유입되는 연료를 일정 시간 머무르게 하여 최대한의 전열이 되도록 한다.

상기와 같은 체임버부(7)의 작용에 따라 연료는 냉각 또는 가열되어 엔진으로 공급된다.

이 고안은 펠티어 효과를 일으키는 전기 소자를 엔진 연료 냉각 및 가열 장치에 적용하여 엔진에 공급되는 연료를 주위 온도에 따라서 냉각 및 가열시킴으로써, 설치가 용이하고 진동, 잡음 및 마모가 없고 소음이 없는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 외부 온도를 측정하는 온도 측정 수단과; 엔진에 연료를 공급하는 연료 공급 수단과; 상기 온도 측정 수단에서 측정한 온도값에 따라 전원의 극성을 변화시키는 극성 변화 수단과; 상기 극성 변화 수단에 의해 공급되는 전원의 극성이 변화됨으로써, 상기 연료 공급 수단에서 공급하는 연료를 냉각 및 가열시키는 연료 냉각 및 가열 수단을 포함하여 이루어지는 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기한 온도 측정 수단은 차량 내부에 위치하여 외부 온도를 측정하는 온도 센서인 것이 특징인 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기한 연료 공급 수단은 연료를 저장하는 연료 탱크와,상기 연료 탱크내에 저장된 연료를 펌핑하는 연료 펌프와, 상기 연료 펌프에 의해 유출된 연료를 여과하여 연료 냉각 및 가열 수단으로 공급하는 연료 필터를 포함하여 이루어지는 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기한 극성 변화 수단은 온도 측정 수단에서 출력하는 온도 신호를 입력받아 온도 신호에 따른 온도값을 판단하고, 판단된 온도값이 설정온도 이상인 지, 이하인 지를 판단하여 설정 온도 이상, 이하 상태에 따라 전원의 극성을 변화시켜 연료 냉각 및 가열 수단으로 해당 신호를 출력하는 극성 변환 제어기인 것이 특징인 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기한 연료 냉각 및 가열 수단은 서로 다른 금속이 접합되어 있으며 펠티어 효과를 일으키는 전기 소자와, 상기 전기 소자에서 발생되는 냉각 및 가열되는 열량을 연료에 전달하는 격막을 포함하여 이루어지는 체임버인 것이 특징인 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기한 연료 냉각 및 가열 수단은 두 개의 전기 소자가 서로 평행하게 대칭되어 있으며, 일측 전기 소자의 금속면에 격막이 부착되어 타측 전기 소자 측으로 향해 있는 것이 특징인 엔진 연료 냉각 및 가열 장치.