KR101291129B1 - 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템 - Google Patents

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선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템이 개시된다. 본 실시 예에 따른 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템의 히팅유닛은 오일파이프와 접촉하도록 배치되는 증기파이프와, 증기파이프에 공급되는 증기를 제어하기 위한 증기조절밸브와, 증기조절밸브에 증기를 공급하는 증기공급장치와, 오일파이프 내부의 오일 온도를 계측하기 위한 온도센서와, 온도센서에 의해 감지된 온도를 기초로 증기조절밸브의 동작을 제어하는 제어부를 구비함으로써 간단하고 경제적인 시스템을 제공한다.

Description

선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템{CYLINDER OIL HEATING SYSTEM OF ENGINE FOR SHIP}
본 발명은 구조가 간단하고 경제적인 선박용 엔진 등에 적용되는 실린더 오일 히팅 시스템에 관한 것이다.
선박용 엔진은 실린더와 피스톤 사이를 윤활시키기 위한 오일을 실린더에 주입하기 위해 실린더의 원주방향을 따라 설치된 복수의 오일 인젝터를 구비하고, 오일 저장 탱크로부터 전달된 오일은 오일 인젝터를 통해 실린더 라이너의 내면에 주입된다.
이러한 오일 공급 시스템은 실린더에 공급되는 오일의 적정 점도를 유지해야 윤활 기능을 원활히 할 수 있어 오일을 일정 온도로 유지하기 위한 히팅 시스템을 구비한다.
히팅 시스템은 오일저장탱크로부터 실린더로 오일을 전달하기 위한 오일파이프를 구비하고, 오일파이프의 중도에는 오일파이프에 흐르는 오일을 가열하기 위한 열선이 구비된 히팅유닛이 구비된다.
또한, 히팅유닛에서 오일 인젝터까지의 오일파이프에는 고가의 전열 케이블을 구비하여 오일의 점도를 유지하게 된다.
이러한 히팅 시스템은 오일의 점도를 유지하기 위한 부가적인 장비들이 다수 필요하게 되어 부품수가 증가하고, 별도의 전원을 이용하여 오일을 가열하게 되므로 에너지 효율이 좋지 못한 문제가 있게 된다.
이를 해결하고자 특허문헌 1에서는 에너지 소비 효율을 향상시킬 수 있도록 냉각수의 폐열을 이용하여 오일을 가열하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템이 제공되었다.
본 실시 예는 구성이 간단하면서도 경제적인 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템은 오일저장탱크에 저장된 오일을 엔진에 공급하기 위한 오일파이프와, 상기 오일파이프 내의 오일을 가열하기 위한 히팅유닛을 구비한 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템에 있어서, 상기 히팅유닛은 상기 오일파이프와 접촉하도록 배치되는 증기파이프와, 상기 증기파이프에 공급되는 증기를 제어하기 위한 증기조절밸브와, 상기 증기조절밸브에 증기를 공급하는 증기공급장치와, 상기 오일파이프 내부의 오일 온도를 계측하기 위한 온도센서를 포함한다.
또한, 상기 온도센서에 의해 계측된 온도를 기초로 상기 오일의 온도가 설정온도에 도달하도록 상기 증기조절밸브의 개폐량을 조절하는 제어부를 더 포함한다.
또한, 상기 증기공급장치는 보일러에서 발생한 증기를 공급하는 것을 포함한다.
또한, 상기 증기공급장치는 상기 선박용 엔진의 배기가스를 이용하여 발생한 증기를 공급하는 것을 포함한다.
또한, 상기 증기파이프는 상기 오일파이프의 길이방향을 따라 그 둘레를 휘감기도록 배치되는 것을 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 오일의 온도가 설정온도 이하이면 상기 증기조절밸브를 개방하고, 상기 오일의 온도가 설정온도보다 높거나 설정온도 이내인 경우면 상기 증기조절밸브를 폐쇄하여 상기 증기파이프에 공급되는 증기량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증기파이프는 상기 증기조절밸브와 연결되는 유입부와, 상기 유입부에서 분기된 제1분기부와 제2분기부를 포함하고, 상기 제1분기부는 상기 오일저장탱크와 가까운 상기 오일파이프와 접촉하고, 상기 제2분기부는 상기 엔진과 가까운 상기 오일파이프와 접촉하도록 마련될 수 있다.
본 실시 예의 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅시스템은 오일파이프 내부의 오일을 가열하기 위한 히팅유닛의 구조가 간단해짐에 따라 부품수 감소에 따른 생산성이 향상되게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 엔진의 실린더 오일 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 엔진의 실린더 오일 시스템의 히팅유닛의 제어 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템은 엔진(10)의 실린더 라이너에 들어가는 오일을 저장하는 오일저장탱크(20)와, 오일저장탱크(20)에 저장된 오일이 엔진(10)에 공급되는 경로를 형성하는 오일파이프(30)와, 오일파이프(30) 내부에 흐르는 오일을 가열하여 엔진(10)에 공급되는 오일이 적정 점도를 유지하도록 하는 히팅유닛(40)을 포함한다.
오일저장탱크(20)는 엔진(10)의 실린더 라이너에 들어가는 오일을 저장하며 저장된 오일은 적정 점도를 갖기 위한 설정온도(대략 40~50도)로 유지된 상태에 있게 된다.
오일파이프(30)는 일단이 오일저장탱크(20)와 연결되고, 타단은 엔진(10)과 연결되되 엔진(10)의 실린더 라이너에 오일이 유입되는 인렛(11)과 접속되도록 마련된다.
히팅유닛(40)은 오일저장탱크(20)에서 공급된 오일이 오일파이프(30) 내에서 흐르는 동안 열손실에 의한 점도 저하를 방지하도록 오일파이프(30) 내부의 오일을 증기를 이용하여 가열하기 위한 장치이다.
이러한 히팅유닛(40)은 오일파이프(30)와 접촉하도록 배치되어 열교환을 하기 위한 증기파이프(50)와, 증기파이프(50)에 증기를 공급하기 위한 증기공급장치(60)와, 증기공급장치(60)에 의해 전달되는 증기의 양을 조절하여 증기파이프(50) 내부의 오일 온도를 제어하기 위한 증기조절밸브(70)와, 엔진(10)에 유입되는 오일의 온도를 계측하기 위한 온도센서(80)와, 온도센서(80)에 의해 계측된 온도를 기초로 증기조절밸브(70)의 개폐량을 조절하는 제어부(90)를 포함한다.
증기공급장치(60)는 선박 내에서 필요로 하는 증기를 생성하는 장치로서, 증기를 생성하도록 선박 내에 설치된 보일러(boiler)이거나, 엔진(10)에서 발생하는 증기를 공급받거나, 엔진(10)에서 발생하는 배기가스를 이용하여 증기를 생성하는 장치 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 증기공급장치(60)에서 발생하는 증기는 각종 기기로 공급되도록 미리 설치되어 있는 바, 본 실시예의 히팅유닛(40)은 증기공급장치(60)를 별도로 설치할 필요가 없다.
증기조절밸브(70)는 증기공급장치(60)에서 발생하는 증기를 공급받아 개폐량을 통해 증기파이프(50)에 공급되는 증기의 양을 제어하는 통상의 밸브(valve)로 구성될 수 있다.
이러한 증기조절밸브(70)는 후술하는 제어부(90)에 의해 개폐량이 조절될 수 있다. 즉, 제어부(90)는 증기조절밸브(70)의 개도를 서서히 개방하거나 폐쇄함으로써 증기파이프(50)에 공급되는 증기의 양을 조절하게 된다.
제어부(90)는 히팅유닛(40)의 전반적인 작동을 제어하거나 다양한 제어동작을 수행하도록 다수의 컴퓨터 명령을 수행하는 CPU(Central Processing Unit)를 구비한 마이크로프로세서(microprocessor), 마이크로컨트롤러 (microcontroller)등으로 이루어질 수 있으며 RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only-Memory), 플래쉬 메모리(Flash Memory)등과 같은 메모리 장치를 포함할 수 있다.
증기파이프(50)는 증기조절밸브(70)에 의해 공급되는 증기를 전달받도록 증기조절밸브(70)와 연결되고, 오일파이프(30) 내부에 흐르는 오일을 가열할 수 있도록 오일파이프(30)와 접촉하도록 설치될 수 있다.
이러한 증기파이프(50)는 오일파이프(30)와의 열교환 효율을 높이도록 도 2에 도시한 바와 같이 오일파이프(30)의 길이방향을 따라 그 둘레를 휘감기도록 설치될 수 있다.
또한, 증기파이프(50)는 열교환을 통하여 오일파이프(30) 내부에 흐르는 오일을 가열하는 경우 가열 효율을 높일 수 있도록 오일파이프(30)의 길이방향 중도에서 양측으로 분기되도록 구비될 수 있다.
즉, 증기파이프(50)는 증기조절밸브(70)와 연결되어 증기를 공급받는 유입부(50a)와, 유입부(50a)에서 양측으로 분기되어 오일파이프(30)와 접촉하도록 배치되는 제1분기부(50b)와 제2분기부(50c)를 구비할 수 있다.
제1분기부(50b)는 오일저장탱크(20)와 가까운 오일파이프(30) 쪽의 둘레를 휘감도록 연장 설치되고, 제2분기부(50c)는 엔진(10)과 가까운 오일파이프(30) 쪽의 둘레를 휘감도록 연장 설치될 수 있다.
이는 오일저장탱크(20)에서 상대적으로 먼 곳에 위치되어 상대적으로 온도가 낮은 오일파이프(30) 내부의 오일과 먼저 열교환을 통해 가열하도록 하기 위함이다.
온도센서(80)는 엔진(10)의 실린더 라이너에 들어가는 오일의 온도를 계측하도록 엔진(10)에 오일이 들어가는 인렛(11) 부근에 설치될 수 있다.
또한, 온도센서(80)는 접촉식 온도센서이거나 비접촉식 온도센서를 포함한다.
이러한 온도센서(80)는 오일파이프(30) 내부의 온도를 계측하고, 계측된 온도값은 제어부(90)로 전송한다.
이하에서는 본 실시예의 엔진 실린더 오일 히팅 시스템의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 엔진(10)이 구동되면, 오일저장탱크(20)의 오일은 오일파이프(30)를 통하여 엔진(10)의 실린더 라이너에 공급되게 된다. 이때, 오일저장탱크(20)에 저장된 오일은 적정 점도를 유지하도록 설정온도(대략 40~50도)로 가열된 상태에 있게 된다.
오일파이프(30)를 통해 엔진(10)에 공급되는 오일은 오일파이프(30)의 길이, 설치된 외부장소의 환경 등에 따라 설정온도에서 벗어날 수 있게 된다.
이 경우 엔진(10)의 인렛(11) 부근에 설치된 온도센서(80)는 엔진(10)에 유입되는 오일 온도를 계측하고, 계측된 온도값을 제어부(90)로 전송하게 된다.
제어부(90)는 온도센서(80)에 의해 계측된 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 증기조절밸브(70)의 개도를 서서히 개방시켜 증기파이프(50) 내부로 고온의 증기를 전달하고, 고온의 증기는 오일파이프(30) 내의 오일을 가열하여 적정 점도를 유지시키게 된다.
그리고, 온도센서(80)에 의해 계측된 온도가 설정온도보다 높거나 설정온도 이내인 경우에는 제어부(90)는 증기조절밸브(70)를 개도를 서서히 감소시켜 폐쇄시킴으로써 온도에 따라 적정 증기가 증기파이프(50)로 공급될 수 있도록 제어한다.
즉, 제어부(90)는 온도센서(80)에 의해 감지된 온도와 설정온도를 비교하여 감지된 온도가 설정온도와 다른 경우 증기조절밸브(70)의 개폐량을 적절히 조절하여 증기파이프(50)에 공급되는 증기의 양을 제어함으로써 공급되는 증기와 오일의 열교환을 통해 엔진(10)의 실린더 라이너에 유입되는 오일이 적정 점도가 유지되도록 한다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 엔진, 20: 오일저장탱크,
30: 오일파이프, 40: 히팅유닛,
50: 증기파이프, 60: 증기공급장치,
70: 증기조절밸브, 80: 온도센서,
90: 제어부.

Claims (7)

  1. 오일저장탱크에 저장된 오일을 엔진에 공급하기 위한 오일파이프와, 상기 오일파이프 내의 오일을 가열하기 위한 히팅유닛을 구비한 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템에 있어서,
    상기 히팅유닛은 상기 오일파이프와 접촉하도록 배치되는 증기파이프와, 상기 증기파이프에 공급되는 증기를 제어하기 위한 증기조절밸브와, 상기 증기조절밸브에 증기를 공급하는 증기공급장치와, 상기 오일파이프 내부의 오일 온도를 계측하기 위한 온도센서를 포함하고,
    상기 증기파이프는 상기 증기조절밸브와 연결되는 유입부와, 상기 유입부에서 분기된 제1분기부와 제2분기부를 포함하고, 상기 제1분기부는 상기 오일저장탱크와 가까운 상기 오일파이프와 접촉하고, 상기 제2분기부는 상기 엔진과 가까운 상기 오일파이프와 접촉하도록 마련되는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도센서에 의해 계측된 온도를 기초로 상기 오일의 온도가 설정온도에 도달하도록 상기 증기조절밸브의 개폐량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 증기공급장치는 보일러에서 발생한 증기를 공급하는 것을 포함하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 증기공급장치는 상기 선박용 엔진의 배기가스를 이용하여 발생한 증기를 공급하는 것을 포함하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 증기파이프는 상기 오일파이프의 길이방향을 따라 그 둘레를 휘감기도록 배치되는 것을 포함하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 오일의 온도가 설정온도 이하이면 상기 증기조절밸브를 개방하고, 상기 오일의 온도가 설정온도보다 높거나 설정온도 이내인 경우면 상기 증기조절밸브를 폐쇄하여 상기 증기파이프에 공급되는 증기량을 조절하는 선박용 엔진의 실린더 오일 히팅 시스템.
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