KR101360444B1 - Lpg 봄베 장치와 lpg 봄베 장치의 온도제어방법 - Google Patents

Lpg 봄베 장치와 lpg 봄베 장치의 온도제어방법 Download PDF

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Abstract

엔진의 잔여 연료를 LPG봄베로 이송시키는 리턴라인; 상기 리턴라인이 외측에서 감싸는 형태의 이중관으로써 공조장치의 냉매를 이용하여 리턴연료를 냉각시키는 냉각부; 상기 LPG봄베의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 측정된 측정값과 공조장치의 작동여부에 따라 각각에 대응되는 공조장치의 압축기 또는 블로어 모터의 ON/OFF 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 LPG봄베장치가 소개된다.

Description

LPG 봄베 장치와 LPG 봄베 장치의 온도제어방법 {LPG BOMBE APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF LPG BOMBE APPARATUS FOR A VEHICLE}
본 발명은 LPG를 연료로 사용하는 차량에 있어서 LPG 연료의 공급을 제어하는 LPG 봄베 장치와 LPG 봄베 장치의 온도제어방법에 관한 것이다.
기존에는 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는 LPG차량은 LPG를 기화시켜 엔진에 공급했으나 동절기 시동불량 등의 원인을 개선하기 위하여 LPG연료를 인젝터에 의해 고압의 액상으로 직접 분사하는 LPI(Liquefied Petroleum Injection) 방식을 주로 이용한다.
도 1은 기존의 LPI봄베장치를 도시한 도면으로, 통상적인 LPI 연료장치는 LPG 연료가 저장되는 LPG봄베(20)와 엔진(10)으로 연료를 공급해주는 공급라인(40), 그리고, 엔진(10)의 잔여연료를 다시 LPG봄베(20)로 이송하는 리턴라인(30)으로 구성된다.
LPG봄베(20)에서 엔진(10)으로 공급되는 연료는 온도가 낮은 상태이나, 엔진(10)으로부터 다시 LPG봄베(20)로 리턴되는 리턴연료는 엔진(10)에서 발생한 열의 영향을 받아 고온의 상태에서 LPG봄베(20)로 리턴되어 LPG봄베(20)의 온도가 상승하게 된다. LPG봄베(20)의 온도상승으로 인해 압력도 상승하게 되고, LPG봄베(20)에 LPG 연료를 충전하는 압력 이상으로 LPG봄베(20)의 압력이 높아질 경우, LPG봄베(20)에 LPG연료를 충전할 때 충전성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
기존의 특허 KR10-2009-0010840 A "LPLI 차량의 연료 장치"에서는 연료냉각부를 형성하여 리턴연료의 온도를 낮춘다. 그렇지만, 별도의 연료냉각부를 구성함으로써 구조가 복잡해지고 부품 수가 늘어나며 공간을 많이 차지하고, 비용이 상승하는 단점이 있다.
그러므로, 구조가 간단하면서도 효과적으로 리턴연료의 온도를 낮출 수 있어 비용이 절감되는 LPG봄베장치가 필요한 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2009-0010840 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조가 간단하면서도 효과적으로 리턴연료의 온도를 낮출 수 있어 비용이 절감되는 LPG 봄베 장치와 LPG 봄베 장치의 온도제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LPG 봄베 장치는 엔진의 잔여 연료를 LPG봄베로 이송시키는 리턴라인; 상기 리턴라인이 외측에서 감싸는 형태의 이중관으로써 공조장치의 냉매를 이용하여 리턴연료를 냉각시키는 냉각부; 상기 LPG봄베의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 측정된 측정값과 공조장치의 작동여부에 따라 각각에 대응되는 공조장치의 압축기 또는 블로어 모터의 ON/OFF 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.
상기 냉각부는 상기 리턴라인이 공조장치의 냉매관을 외측에서 감싸는 형태로써, 리턴라인으로부터 리턴연료가 공급되는 입구부와 리턴라인으로 리턴연료가 배출되는 출구부가 형성될 수 있으며 상기 입구부와 상기 출구부는 리턴라인에서 냉각부로 바이패스될 수 있다.
상기 냉각부에서는 냉매관에 흐르는 냉매의 진행방향과 상기 리턴라인에 흐르는 리턴연료의 진행방향은 서로 반대일 수 있다.
상기 온도센서는 LPG봄베에 마련되어 LPG봄베 내부의 연료온도를 측정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 측정값과 소정의 기준값을 비교하여 측정값이 기준값 이상이면, 공조장치의 작동여부를 확인하여 공조장치의 작동이 ON이면 압축기와 블로어모터를 모두 ON하는 제어신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 측정값과 소정의 기준값을 비교하여 측정값이 기준값 이상이면, 공조장치의 작동여부를 확인하여 공조장치의 작동이 OFF이면 압축기를 ON하는 제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LPG 봄베 장치의 온도제어방법은 차량의 LPG봄베의 온도를 측정하는 온도측정단계; 상기 온도측정단계에서 측정된 측정값을 소정의 기준값과 비교하는 온도비교단계; 상기 온도비교단계에서 측정된 측정값이 상기 기준값 이상이면 공조장치의 작동여부를 확인하는 공조장치확인단계; 상기 공조장치확인단계에서 공조장치의 작동이 ON이면 압축기와 블로어모터를 모두 ON하는 제어신호를 출력하고, 공조장치의 작동이 OFF이면 압축기를 ON하는 제어신호를 출력하는 제어신호출력단계; 및 상기 제어신호출력단계를 수행한 후 반복적으로 온도측정단계를 수행하는 반복수행단계;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 LPG 봄베 장치와 LPG 봄베 장치의 온도제어방법에 따르면 별도의 추가적인 부품이나 장치 없이도 원래의 구성에서 리턴라인과 냉매관을 이중관으로 구성하고 냉매와 리턴연료의 흐름을 반대로하여 리턴연료의 온도를 효과적으로 저감시켜 LPG봄베의 온도를 저감시킬 수 있게 되어 구조가 간단하며 추가적인 비용이 발생하지 않게 된다.
이것은 리턴라인을 동파이프(동핀) 쿨러를 사용했을 때와 대비하여도 해석상 효과가 크며, 유럽지역 고프로판 함량의 LPG연료의 충전성이 향상되며, 유럽지역에서 고프로판 지역에서 저프로판 지역으로 이동하여 충전하더라도 충전성이 향상되는 장점이 있다.
또한, LPI 시스템의 충전성을 해결하여 LPG 차량에 LPI시스템을 적용할 수 있게 되어 연비와 출력이 향상되는 등의 상품성이 향상된다.
도 1은 종래의 LPG 봄베 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 봄베 장치를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 냉각부를 상세히 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴연료의 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 봄베 장치의 온도제어방법를 도시한 블록도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LPG 봄베 장치와 LPG 봄베 장치의 온도제어방법에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 봄베 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 냉각부(600)를 상세히 도시한 도면이며 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴연료의 흐름을 도시한 도면이다.
LPG봄베장치는 엔진(100)의 잔여 연료를 LPG봄베(200)로 이송시키는 리턴라인(300); 상기 리턴라인(300)이 외측에서 감싸는 형태의 이중관으로써, 공조장치(500)의 냉매를 이용하여 리턴연료를 냉각시키는 냉각부(600); 상기 LPG봄베(200)의 온도를 측정하는 온도센서(700); 및 상기 온도센서(700)에서 측정된 측정값과 공조장치(500)의 작동여부에 따라 각각에 대응되는 공조장치(500)의 압축기(510) 또는 블로어모터(530)의 ON/OFF 제어신호를 출력하는 제어부(800);를 포함한다.
도 3은 냉각부(600)를 상세히 도시한 도면으로, 냉각부(600)는 별도의 장치나 부품을 더 구성하는 것이 아니라, 리턴라인(300)의 일부와 냉매관(900)의 일부가 냉각부(600)를 이루어 열교환으로 온도를 낮추는 시스템으로 상기 냉각부(600)는 상기 리턴라인(300)의 일부가 공조장치(500)의 냉매관(900)의 일부를 외측에서 감싸는 형태의 이중관으로 형성되어 냉매관(900)에 흐르는 냉매에 의해 리턴라인(300)의 고온의 리턴연료가 온도가 저감되게 된다.
냉각부(900)에는 리턴라인(300)에서 냉각부(600)로 리턴연료가 공급되는 입구부(610)와 냉각부(600)에서 리턴라인(300)으로 리턴연료가 배출되는 출구부(630)가 형성되며 입구부(610)와 출구부(630) 역시 냉각부(600)의 일부이지만, 크게 보면 리턴라인(300)의 일부로, 리턴라인(300)에서 냉매관(900)을 감싼 냉각부(600)로 바이패스된다.
또한, 상기 냉각부(600)에서는 냉매관(900)에 흐르는 냉매의 진행방향과 리턴라인(300)에 흐르는 리턴연료의 진행방향은 서로 반대인데, 반대로 흐르게 함으로써 별도의 추가적인 장치 없이도 열교환을 효과적으로 하여 온도를 저감시키는 최대의 효율을 발생하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴연료의 흐름을 도시한 도면으로 상기에서 서술한 냉매와 리턴연료가 반대방향으로 흐르는 모습을 나타낸다.
상기 냉매관(900)의 냉매가 흐르는 하류에 냉각부(600)의 입구부(610)가 형성되어 엔진으로부터 고온의 리턴연료가 공급되고, 냉매관(900)의 냉매가 흐르는 상류쪽에 냉각부(600)의 출구부(630)가 형성되어 냉매와 리턴연료가 반대로 흐름으로써 별도의 추가적인 장지 없이도 열교환을 효과적으로 하여 더 높은 효율의 냉각효과가 발생한다.
냉매관(900)의 냉매가 온도가 낮은 상태여야 고온의 리턴연료의 온도를 저온으로 낮출 수 있는데, 냉매관(900)의 낮은 온도를 유지하기 위해서는 공조장치(500)가 작동해야한다. 공조장치(500)는 운전자가 작동하는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있기 때문에 제어부(800)에서는 LPG봄베(200)의 온도저감이 필요한 상태인지 여부를 확인한 후 일련의 제어신호를 출력하여 차량을 제어하게 된다.
공조장치(500)가 작동하여 리턴연료의 온도를 낮춰 LPG봄베(200)의 온도를 낮출 수 있도록 하기 위해서는 기준이 필요한데, 통상 LPG봄베(200)의 온도를 기준으로하며, LPG봄베(200)의 온도를 측정하기 위하여 LPG봄베(200)에 온도센서(700)가 마련되어 LPG봄베(200) 내부의 연료온도 특히 액상연료의 온도를 측정한다.
상기 제어부(800)는 상기 온도센서(700)에서 측정된 측정값과 소정의 기준값을 비교하여 측정값이 기준값 이상이면, 공조장치(500)의 작동여부를 확인하여 공조장치(500)의 작동이 ON이면 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 ON하는 제어신호를 출력하고, 공조장치(500)의 작동여부를 확인하여 공조장치(500)의 작동이 OFF이면 압축기(510)를 ON하는 제어신호를 출력한다.
엔진(100)의 잔여 연료가 LPG봄베(200)에 계속해서 리턴되면, 고온의 리턴연료에 의해서 LPG봄베(200)의 온도가 높아지게 된다. 압력은 온도를 추종하게 되는데, 경우에 따라서는 리턴연료의 온도에 의해 LPG봄베(200)의 압력이 연료를 충전하는 압력보다 높아져 충전성능이 저하되게 되는데, 그렇기 때문에 기준값을 미리 정해놓게 된다. 기준값은 설계자가 미리 정하는 것으로, 통상적으로는 33~43℃ 정도의 범위에서 기준값을 설정하게 되고, 이것은 환경조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 본 실시예에서는 35℃를 기준한다.
온도센서(700)가 LPG봄베(200)의 온도를 측정하고, 측정값이 기준값 이상이면 운전자가 공조장치(500)를 작동하였는지 아닌지를 확인하여 운전자가 공조장치(500)를 작동하였으면, 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 작동하는 제어신호를 제어부(800)에서 출력하게 된다. 블로어모터(530)는 운전자가 설정한 블로어단수에 맞도록 작동하게 된다.
또한, 온도의 측정값이 기준값 이상이면서도 운전자가 공조장치(500)를 작동하지 않은 경우에는 제어부(800)에서 압축기(510)는 작동하는 제어신호를 출력하되 블로어모터(530)는 작동시키지 않아 소음이 저감되어 공조장치(500)가 작동하더라도 운전자가 인지하지 못하게 된다.
온도의 측정값이 기준값 이하이면 공조장치(500)를 작동하지 않고, 만약 반대의 경우인 측정값이 기준값 이하인데 운전자가 공조장치(500)를 작동시킨 경우에는 지속적으로 LPG봄베(200)의 온도를 저감시키게 되는 효과가 있다.
상기와 같은 LPG봄베장치에 의하면 별도의 추가적인 부품이나 장치 없이도 원래의 구성에서 리턴라인(300)과 냉매관(900)을 이중관으로 구성하는 것만으로도 리턴연료의 온도를 저감시켜 LPG봄베(200)의 온도를 저감시킬 수 있어 구조가 간단하며 비용이 절감되게 된다.
이것은 리턴라인(300)을 동파이프(동핀) 쿨러를 사용했을 때와 대비하여도 해석상 효과가 크며, 유럽지역 고프로판 함량의 LPG연료의 충전성이 향상되며, 유럽지역에서 고프로판 지역에서 저프로판 지역으로 이동하여 충전하더라도 충전성이 향상되는 장점이 있다.
또한, LPI 시스템의 충전성을 해결하여 LPG 차량에 LPI시스템을 적용할 수 있게 되어 연비와 출력이 향상되는 등의 상품성이 향상된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 봄베 장치의 온도제어방법를 도시한 블록도로, 차량의 LPG봄베(200)의 온도를 측정하는 온도측정단계(S110); 상기 온도측정단계(S110)에서 측정된 측정값을 소정의 기준값과 비교하는 온도비교단계(S130); 상기 온도비교단계(S130)에서 측정된 측정값이 상기 기준값 이상이면 공조장치(500)의 작동여부를 확인하는 공조장치확인단계(S150); 상기 공조장치확인단계(S150)에서 공조장치(500)의 작동이 ON이면 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 ON하는 제어신호를 출력하고, 공조장치(500)의 작동이 OFF이면 압축기(510)를 ON하는 제어신호를 출력하는 제어신호출력단계; 및 상기 제어신호출력단계를 수행한 후 반복적으로 온도측정단계(S110)를 수행하는 반복수행단계;를 포함한다.
먼저, 온도측정단계(S110)에서는 LPG봄베(200)의 온도를 온도센서(700)가 측정하고 측정값과 기설정된 기준값을 온도비교단계(S130)에서 비교하여 측정값이 기준값 이상이면 공조장치확인단계(S150)에서는 공조장치의 작동여부를 확인하고, 공조장치확인단계(S150)에서 공조장치(500)의 작동이 ON이면 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 ON하는 제어신호를 출력하고, 공조장치(500)의 작동이 OFF이면 압축기(510)를 ON하는 제어신호를 출력하는 제어신호출력단계를 거친 후 제어신호출력단계를 수행한 후에는 다시 LPG봄베(200)의 온도를 반복적으로 온도측정단계(S110)를 수행하는 반복수행단계를 수행하여 하나의 사이클이 완성되게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 엔진 200 : LPG 봄베
300 : 리턴라인 400 : 공급라인
500 : 공조장치 510 : 압축기
530 : 블로어모터 600 : 냉각부
610 : 입구부 630 : 출구부
700 : 온도센서 800 : 제어부
900 : 냉매관
S110 : 온도측정단계 S130 : 온도비교단계
S150 : 공조장치확인단계

Claims (8)

  1. 엔진(100)의 잔여 연료를 LPG봄베(200)로 이송시키는 리턴라인(300);
    상기 리턴라인(300)이 외측에서 감싸는 형태의 이중관으로써, 공조장치(500)의 냉매를 이용하여 리턴연료를 냉각시키는 냉각부(600);
    상기 LPG봄베(200)의 온도를 측정하는 온도센서(700); 및
    상기 온도센서(700)에서 측정된 측정값과 공조장치(500)의 작동여부에 따라 각각에 대응되는 공조장치(500)의 압축기(510) 또는 블로어모터(530)의 ON/OFF 제어신호를 출력하는 제어부(800);를 포함하는 LPG봄베장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부(600)는 상기 리턴라인(300)이 공조장치(500)의 냉매관(900)을 외측에서 감싸는 형태로써, 리턴라인(300)으로부터 리턴연료가 공급되는 입구부(610)와 리턴라인(300)으로 리턴연료가 배출되는 출구부(630)가 형성되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 입구부(610)와 상기 출구부(630)는 리턴라인(300)에서 냉각부(600)로 바이패스되는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부(600)에서는 냉매관(900)에 흐르는 냉매의 진행방향과 상기 리턴라인(300)에 흐르는 리턴연료의 진행방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도센서(700)는 LPG봄베(200)에 마련되어 LPG봄베(200) 내부의 연료온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(800)는 상기 온도센서(700)에서 측정된 측정값과 소정의 기준값을 비교하여 측정값이 기준값 이상이면, 공조장치(500)의 작동여부를 확인하여 공조장치(500)의 작동이 ON이면 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 ON하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(800)는 상기 온도센서(700)에서 측정된 측정값과 소정의 기준값을 비교하여 측정값이 기준값 이상이면, 공조장치(500)의 작동여부를 확인하여 공조장치(500)의 작동이 OFF이면 압축기(510)를 ON하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LPG봄베장치.
  8. 차량의 LPG봄베(200)의 온도를 측정하는 온도측정단계(S110);
    상기 온도측정단계(S110)에서 측정된 측정값을 소정의 기준값과 비교하는 온도비교단계(S130);
    상기 온도비교단계(S130)에서 측정된 측정값이 상기 기준값 이상이면 공조장치(500)의 작동여부를 확인하는 공조장치확인단계(S150);
    상기 공조장치확인단계(S150)에서 공조장치(500)의 작동이 ON이면 압축기(510)와 블로어모터(530)를 모두 ON하는 제어신호를 출력하고, 공조장치(500)의 작동이 OFF이면 압축기(510)를 ON하는 제어신호를 출력하는 제어신호출력단계; 및
    상기 제어신호출력단계를 수행한 후 반복적으로 온도측정단계(S110)를 수행하는 반복수행단계;를 포함하는 LPG봄베장치의 온도제어방법.
KR1020120147884A 2012-12-17 2012-12-17 Lpg 봄베 장치와 lpg 봄베 장치의 온도제어방법 KR101360444B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19980083369A (ko) * 1997-05-15 1998-12-05 김영귀 연료 냉각 장치
KR100750298B1 (ko) 2006-08-14 2007-08-20 (주)비에프시스템 가스 연료 차량용 연료 공급 장치
KR20100073005A (ko) * 2008-12-22 2010-07-01 르노삼성자동차 주식회사 Ｌｐｌｉ 차량의 공조장치
KR20100091577A (ko) * 2009-02-11 2010-08-19 르노삼성자동차 주식회사 Ｌｐｌｉ 차량의 연료장치

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