KR100815144B1 - 디젤엔진 동력발생장치 및 디젤발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진 동력발생장치 및 디젤발전기에 관한 것으로서, 특히, 냉각수와 엔진오일과 연료 및 공기를 예열함으로서 특히 겨울철 등에 발생하는 시동불량의 문제를 해결하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 의한 디젤엔진 동력발생장치는, 디젤엔진 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프; 엔진오일 파이프; 디젤엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프; 디젤엔진으로 공기를 공급하기 위한 공기 파이프; 상기 냉각수 파이프, 엔진오일 파이프, 연료 파이프, 공기 파이프 중 적어도 어느 하나의 파이프에 구비되어 상기 파이프 내를 흐르는 유체를 가열하는 고주파 가열장치; 를 포함하여 구성된다.

디젤엔진, 시동불량, 예열, 고주파가열, 연소공기, 연료, 냉각수, 엔진오일

Description

디젤엔진 동력발생장치 및 디젤발전기{Diesel Engine and Diesel Generator}

도1은 본 발명에 의한 디젤엔진 동력발생장치의 일 실시예의 구성도이다.

도2는 본 발명에 포함되는 고주파 가열장치의 일례를 나타낸다.

도3 및 도4는 히팅 매개체의 바람직한 실시예를 나타낸다.

도5는 본 발명에 의한 디젤발전기의 바람직한 실시예를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명*

1:디젤엔진 2:공기파이프

3:연료파이프 4:냉각수 파이프

5:엔진오일 파이프 6:제너레이터

20:공기 고주파 가열장치 21:배터리

22:고주파코일 23:히팅매개체

24:제1온도센서 25:제2온도센서

26:절연파이프 30:연료 고주파 가열장치

40:냉각수 고주파 가열장치 50:엔진오일 고주파 가열장치

본 발명은 디젤엔진 동력발생장치 및 디젤발전기에 관한 것으로서, 특히, 냉각수와 엔진오일과 연료 및 공기를 예열함으로서 특히 겨울철 등에 발생하는 시동불량의 문제를 해결하는 것에 관한 것이다.

디젤엔진의 경우 특히 겨울철에는 엔진으로 공급되는 연료나 공기 또는 냉각수, 엔진오일 등이 얼 수 있고, 그와 같이 어는 경우에는 시동불량의 문제를 낳는다.

종래, 위와 같은 문제를 해결하기 위해 디젤 엔진의 흡입공기를 예열하기 위하여 공기 예열장치가 널리 이용되고 있다. 이와 같은 종래의 공기 예열장치는 공기 흡입구의 공기를 가열하기 위하여 히터 플러그를 공기 흡입구에 설치하고, 차량에 장착된 배터리의 전원을 공급하여 전류를 흘림으로서 히터를 가열시켜 공기 흡입구 내의 공기를 예열시키거나 또는 연료 공급 계통에 히터를 장설하여 연료를 예열하도록 구성되어 있었다.

그런데, 이러한 종래의 구성에 있어서 가열체인 히터는 배터리를 전원으로 하여 전원을 흘림으로서 가열되는 것으로 시동 가능한 온도, 혹은 Flame 발생 가능한 온도까지 상승하기 위하여 기본적으로 히터 자체가 가열되는 시간이 필요하여 그 시간만큼 시동이 지연되며, 또한 이러한 히터를 사용함에 있어서 히터가 가열되는 시간을 단축시키기 위하여 히터의 용량을 증가시켜 사용하고 있으며, 히터의 용량 증가는 시동시 엔진을 직접 구동하는 시동 모우터의 전기적 에너지원인 배터리의 전력 소모가 증가하게 되고, 이것은 시동 모우터와 구동력을 저하시켜 오히려 엔진 시동을 어렵게 하는 결점이 있었다.

또한, 히터에는 전기적 열선이 이용되었는데, 이와 같은 열선은 반복 사용에 의해 파손되기도 하였으며, 파손되는 경우 예열이 전혀 이루어질 수 없어 시동이 더욱 안 걸리는 문제를 낳기도 하였다.

그리고, 종래의 디젤엔진에 있어서는 위와 같이 연료나 공기를 예열할 수 있도록 구성되었을 뿐, 냉각수나 엔진오일은 예열하지 못하고 있었다.

냉각수나 엔진오일도 어는 경우에는 시동불량의 문제를 낳을 수 있으며, 시동이 걸리더라도 엔진에 무리를 주게 되어 결국 엔진의 수명을 단축하게 되는 문제를 낳는다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

냉각수, 엔진오일, 연료, 그리고 공기 중 적어도 하나를 예열하되, 그 예열장치로서 고주파 가열장치를 이용함으로서 예열시간을 현저히 단축시키고, 내구성이 강한 디젤엔진 동력발생장치 및 디젤발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 디젤엔진 동력발생장치는, 디젤엔진 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프; 엔진오일 파이프; 디젤엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프; 디젤엔진으로 공기를 공급하기 위한 공기 파이프; 상기 냉각수 파이프, 엔진오일 파이프, 연료 파이프, 공기 파이프 중 적어도 어느 하나의 파이프에 구비되어 상기 파이프 내를 흐르는 유체를 가열하는 고주파 가열장치; 를 포함하여 구성된다.

상기 고주파 가열장치는, 상기 파이프 외면에 감겨지고, 고주파 전류가 흐르는 고주파 코일과; 상기 파이프 내부에 구비되고 금속으로 이루어진 히팅 매개체를; 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고주파 코일에 고주파 전류가 흐르면 자장이 형성되며, 상기 자장에 의해 상기 히팅 매개체는 맴돌이 전류 손실이나 히스테리시스 손실이 생기면서 발열하게 된다.

상기와 같이 히팅 매개체가 발열되면 파이프 내를 흐르는 유체는 히팅되게 된다. 이와 같은 고주파 가열에 의하면, 단시간에 파이프 내의 유체를 히팅할 수 있게 된다.

상기 히팅 매개체는 금속편이 나선형으로 감겨져 있는 형태인 것이 바람직하다. 금속편이 나선형으로 감겨져 있기 때문에 파이프 내의 정해진 공간 내에서 유체와 접촉할 수 있는 표면적이 커지게 된다.

더욱 중요하게는 상기 유체는 파이프 내를 흐를 때 상기 히팅 매개체에 의해 나선형으로 유도되어 흐르며, 이로써, 유체는 히팅 매개체와의 접촉시간이 길게 된다.

또한, 상기 히팅 매개체는 단면이 격자망으로 형상되는 형태로 이루어질 수도 있다.

이외에도 상기 히팅 매개체는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 고주파 가열장치를 지난 유체의 온도를 센싱하도록 파이프 내에 구비되는 제1온도센서를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

그래서, 상기 가열하고자 하는 유체의 가열온도를 확인하고, 더 나아가서는 고주파 코일로 흐르는 전류의 세기를 조절할 수도 있다. 바람직하게는 상기 유체가 섭씨 50도 정도가 되도록 가열한다.

즉, 콘트롤러는 상기 제1온도르부터 측정된 온도로부터 가열된 유체의 온도를 확인하고, 그 온도가 섭씨 50도가 되도록 상기 고주파 코일에 흐르는 전류의 세기를 조절하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 파이프의 외면에 구비되어 상기 파이프의 온도를 센싱하는 제2온도센서를 추가로 포함할 수 있다. 제2온도센서로부터 파이프의 온도를 센싱하여 과열되지 않도록 한다.

즉, 제2온도센서로부터 센싱된 온도가 기준치 이상인 것으로 확인되면 파이프가 더 이상 과열되지 않도록 콘트롤러는 가열장치를 제어한다. 제어하는 방법으로는 상기 고주파 전류의 세기를 조절할 수도 있고, 또는 고주파 코일에 흐르는 전류를 반복적으로 끊는 방식을 택할 수도 있다.

바람직하게는 상기 파이프는 금속으로 이루어진다. 그래서, 상기 히팅 매개체와 함께 상기 파이프도 가열될 수 있도록 한다.

그리고, 더욱 바람직하게는 상기 파이프는 스테인레스 스틸로 이루어지는데, SUS304를 이용하는 것이 바람직하다.

파이프 내에 구비된 히팅매개체가 녹이 슬면 그만큼 열효율이 떨어지고, 더욱 중요하게는 엔진으로 공급되는 유체를 오염시킬 수 있기 때문에 금속 중 녹이 슬지 않고 고주파 가열이 효율적으로 이루어질 수 있는 재질을 선정하는 것이 바람 직하다.

한편, 본 발명에 의한 디젤 발전기는 상기와 같은 디젤엔진을 포함하는 발전기가 될 수 있다.

상기 디젤 발전기는 상기와 같은 디젤엔진과 상기 디젤엔진으로부터 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 제너레이터를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고, 바람직한 것은 디젤 엔진의 상기와 같은 유체 모두를 가열하는 것이다. 즉, 엔진 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프에 구비되어 상기 냉각수를 가열하는 냉각수 고주파 가열장치; 엔진오일이 흐르는 엔진오일 파이프에 구비되어 상기 엔진오일을 가열하는 엔진오일 고주파 가열장치; 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프에 구비되어 상기 연료를 가열하는 연료 고주파 가열장치; 엔진으로 공기를 공급하기 위한 공기 파이프에 구비되어 상기 공기를 가열하는 공기 고주파 가열장치;를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세하게 설명한다.

먼저, 도1에는 본 발명에 의한 디젤엔진 동력발생장치의 구성도를 나타낸다.

도시되는 바와 같이, 연소용 공기는 공기 파이프(2)를 통해 디젤엔진(1)으로 유입되고, 연료는 연료 파이프(3)를 통해 디젤엔진(1)으로 유입된다.

그리고, 상기 디젤엔진(1)을 냉각시키기 위한 냉각수는 냉각수 파이프(4)를 통해 흘러 엔진 냉각을 수행하고 라디에이터를 거쳐 다시 엔진 측으로 향하게 된다.

또한, 엔진오일은 엔진오일 파이프(5) 내를 흘러 엔진 측으로 향한다.

상기 공기 파이프(2)에는 공기 고주파 가열장치(20)가 설치되어 있으며, 엔진으로 유입되기 전에 공기를 예열하게 된다.

그리고, 연료 파이프(3)에는 연료 고주파 가열장치(30)가 설치되어 있으며, 마찬가지로 엔진으로 유입되기 전에 연료를 예열하게 된다.

또한, 엔진 오일이나 냉각수도 마찬가지로 엔진오일 고주파 가열장치(50) 및 냉각수 고주파 가열장치(40)에 의해 각각 예열되게 된다.

상기 냉각수 고주파 가열장치(40)는 엔진(1) 보다는 낮은 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 고주파 가열장치에 의해 가열된 냉각수는 겨울처 차가운 냉각수보다 가볍기 때문에 위로 상승하여 엔진 측으로 향할 수 있게 된다.

즉, 별도의 펌프를 구비하지 않더라도 자연 대류에 의해 냉각수가 순환될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 각 가열장치는 콘트롤러(미도시)에 의해 작동되게 된다.

예컨대, 사용자가 예열버튼(미도시) 등과 같은 소정의 버튼을 누르면, 상기 콘트롤러는 상기 각 가열장치들을 작동시켜 각 유체들의 가열을 수행하게 된다. 즉, 사용자가 예약버튼을 누르면, 그 신호을 받아 상기 콘트롤러는 상기 가열장치에 전원이 공급되도록 하여 작동시키고, 제어하게 된다.

여기서, 상기와 같은 예열버튼을 별도로 사용하지 않을 수도 있다. 예컨대, 사용자가 동력장치의 시동 스위치(미도시)를 온 시키면, 동력장치는 우선 상기 각 가열장치를 작동시켜 예열하고, 소정의 설정된 온도로 예열된 것으로 판단되면, 밸 브를 열어 예열된 연료 및 공기가 엔진의 연소실로 유입되도록 한 후 점화시켜 동력발생장치를 시동시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 경우에는, 사용자는 시동 스위치를 온 시키거나, 또는 시동 키를 온시키는 하나의 작업만을 수행하면, 수초 이내에 동력발생장치가 시동되게 된다.

도2에는 도1의 공기 고주파 가열장치(20)의 단면 구성을 나타내고 있는데, 도1의 다른 고주파 가열장치도 마찬가지로 구성될 수 있다.

도2와 같이, 파이프(2) 외면에 고주파 전류가 흐르는 고주파 코일(22)이 감겨져 있다. 상기 고주파 코일(22)은 배터리(21)에 연결되어 전원을 공급받게 된다. 상기 배터리(21)는 24V이다.

그리고, 상기 파이프(2) 내부에는 금속으로 이루어진 히팅 매개체(23)가 구비된다.

상기 고주파 코일(22)에 고주파 전류가 흐르면 자장이 형성된다. 그리고, 상기 자장 속에서 상기 히팅 매개체(23)는 맴돌이 전류 손실 또는 히스테리시스 손실 때문에 발열하게 된다.

상기와 같이 히팅 매개체(23)가 발열하게 되면, 상기 파이프 속을 흐르는 유체는 가열되게 된다.

상기 히팅 매개체(23)는 가능한 한 유체와 접촉하는 면적이 넓도록 만들어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 히팅 매개체(23)는 SUS304이다. SUS304는 녹이 슬지 않기 때문에 좋다.

도시하지는 않았지만, 콘트롤러는 상기 가열장치의 작동을 제어하게 되는데, 상기 고주파 코일(22)로 흐르는 전류의 세기를 조절하여 가열 온도를 조절할 수 있다. 그리고, 엔진의 시동이 걸리고 난 후에는 상기 가열장치가 오프되도록 제어하게 된다.

공기 파이프(2) 내에는 히팅 매개체(23)를 경유하여 가열된 공기의 온도를 측정할 수 있도록 제1온도센서(24)가 설치되어 있다.

콘트롤러는 상기 제1온도센서(24)를 이용하여 가열된 공기의 온도가 섭씨 50도 정도로 되도록 상기 히팅 매개체(23)로 흐르는 전류의 세기를 조절한다.

그리고, 상기 콘트롤러는 가열된 공기의 온도가 섭씨 50도가 되면, 메인 콘트롤러(미도시)로 그 신호를 보내고, 메인 콘트롤러는 공기의 흡입밸브(미도시)를 열어 상기 가열된 공기가 엔진(1)의 연소실로 유입될 수 있도록 한다.

상기에서 메인 콘트롤러는 동력발생장치의 콘트롤을 위한 콘트롤러이다. 상기 가열장치의 콘트롤러는 상기 메인 콘트롤러와 별도로 구비될 수도 있지만, 통합되어 구비될 수도 있음은 당연하다.

또한, 상기 공기 파이프(2)에는 제2온도센서(25)가 설치되어 있다. 상기 제2온도센서(25)는 상기 공기 파이프(2)의 온도를 측정하기 위한 것으로 공기 파이프(2)의 온도가 설정온도 이상으로 올라가는 경우 콘트롤러는 고주파 코일(22)의 전류를 조절하거나 전류의 흐름을 차단한다.

도3은 상기 히팅 매개체(23)의 바람직한 하나의 형태를 도시하고 있다.

도3의 히팅 매개체(23)는 소정의 넓이를 갖는 금속편을 나선형으로 감은 형 태이다.

디젤엔진의 냉각수, 엔진오일, 연료, 그리고 공기 중 적어도 하나를 예열하되, 그 예열장치로서 고주파 가열장치를 이용함으로서 예열시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

그리고, 열선을 이용한 경우에 비해 내구성이 강하다.

또한, 냉각수, 엔진오일, 연료, 공기 등 모두를 가열하는 경우 엔진의 시동이 훨씬 원활하게 걸려질 수 있다.

그리고, 연소율이 좋아지게 되므로 연료를 낭비하는 문제가 없어 에너지 효율적이다.

Claims (8)

1. 디젤엔진의 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프;

   엔진오일 파이프;

   디젤엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프;

   디젤엔진으로 연소 공기를 공급하기 위한 공기 파이프;

   상기 냉각수 파이프, 엔진오일 파이프, 연료 파이프, 공기 파이프 중 적어도 어느 하나의 파이프에 구비되어 상기 파이프 내를 흐르는 유체를 가열하는 고주파 가열장치; 그리고,

   상기 파이프의 외면에 구비되어 상기 파이프의 온도를 센싱하는 제 2온도센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 동력발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 가열장치는:

   상기 파이프 외면에 감겨지고, 고주파 전류가 흐르는 고주파 코일과;

   상기 파이프 내부에 구비되고 금속으로 이루어진 히팅 매개체를;

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 동력발생장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 히팅 매개체는 금속편이 나선형으로 감겨져 있는 형태인 것을 특징으로 하는 디젤엔진 동력발생장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 히팅 매개체는 단면이 격자망으로 형상되는 형태인 것을 특징으로 하는 디젤엔진 동력발생장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 고주파 가열장치를 지난 유체의 온도를 센싱하도록 파이프 내에 구비되는 제1온도센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 동력발생장치.
6. 삭제
7. 디젤엔진의 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프에 구비되어 상기 냉각수를 가열하는 냉각수 고주파 가열장치;

   엔진오일이 흐르는 엔진오일 파이프에 구비되어 상기 엔진오일을 가열하는 엔진오일 고주파 가열장치;

   디젤엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프에 구비되어 상기 연료를 가열하는 연료 고주파 가열장치;

   디젤엔진으로 연소 공기를 공급하기 위한 공기 파이프에 구비되어 상기 공기를 가열하는 공기 고주파 가열장치;

   를 포함하여 구성되는 디젤엔진 동력발생장치.
8. 디젤엔진;

   상기 디젤엔진의 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 파이프;

   상기 디젤엔진을 위한 엔진오일이 흐르는 엔진오일 파이프;

   상기 디젤엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 파이프;

   상기 디젤엔진으로 연소 공기를 공급하기 위한 공기 파이프;

   상기 냉각수 파이프, 엔진오일 파이프, 연료 파이프, 공기 파이프 중 적어도 어느 하나의 파이프에 구비되어 상기 파이프 내를 흐르는 유체를 가열하는 고주파 가열장치; 그리고,

   상기 파이프의 외면에 구비되어 상기 파이프의 온도를 센싱하는 제 2온도센서;를 포함하여 구성되는 디젤발전기.

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