KR101802705B1

KR101802705B1 - 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101802705B1
Application number: KR1020170060444A
Authority: KR
Inventors: 이영원
Original assignee: 이영원
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: WO2018212510A1

Abstract

본 발명은 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체역학의 기초 이론인 2상(기체, 액체) 유체 흐름의 원리를 적용한 밀폐계 오리피스 트랩의 기능의 응용기술을 이용하여, 내연기관이나 차량용 엔진의 냉각수를 교체하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치는, 외부의 압축기 공기압을 유입시켜 기수분리 후 사용공기압으로 조절 공급하는 공급부와, 세정수를 저장하였다가 상기 사용공기압으로 밀어서 기관이나 엔진 내의 세정과 에어-플러싱을 연속적으로 수행한 후 신 냉각수를 주입하기 위해 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 공급 유도하고 공급 후 여압을 순간 배출시키는 연결 배관부와, 상기 기관이나 엔진의 냉각계통과 체결되어 공급, 배출 기능을 하는 호스부와, 폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 사용공기압으로 밀어 배출되게 하는 배출공기압(P2)을 지시하는 압력계와 유체역학적 이론의 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리를 기초하여 응용된 차압 기능을 제어하는 가드유닛을 구비하는 가드유닛부 및 상기 구성의 작동을 전기적으로 조작 제어하는 제어반을 포함하여 구성된다.

Description

기관이나 엔진의 냉각수 교체장치 및 그 방법 {Cooling water replacement apparatus and method of engine}

본 발명은 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체역학의 기초 이론인 2상(기체, 액체) 유체 흐름의 원리를 적용한, 계통 내에서 오리피스 트랩(Orifice Trap) 기능에 의한 가드작동으로 차압(ΔP)을 발생시켜, 비중이 큰 유체(액체)가 낮은 압력으로 배출되게 하는 응용기술로서, 내연기관이나 차량용 엔진의 냉각수를 교체하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관이나 차량용 엔진 냉각장치는 공랭식과 수냉식이 있으며, 이 중 수냉식 냉각장치를 배경으로 하여 엔진 몸체를 감싼 재킷(Jacket) 형태로 냉각기능을 수행함에 있어서 계통 내에서 소순환과 대순환이 번갈아 시행된다.

즉, 85℃ 미만에서 소순환이 이루어지고, 85℃ 이상의 온도에 이르면 냉각장치 관로 상에 설치된 서모스탯(Thermostat; 85℃에서 열리기 시작하고 95℃에서 완전 개방되는 온도감지 밸브)이 열리면서 냉각수 대순환이 이루어져 라디에이터(Radiator)를 통과하여 냉각기능을 최대화시킨다.

내연기관이나 차량용 엔진 냉각수(부동액; 이하 '냉각수')를 오래 사용하면 산도(PH)의 변화로 냉각장치 내에서 부식, 슬러지(Sludge)생성 등으로 인한 냉각수 기능과 흐름의 저해요소를 가져옴으로써 주기적인 교체를 반드시 해주어야 한다.

이때, 교체주기는 차령이 4-5년이 경과하거나 주행거리 4-5만Km에 1회 정도로 교체하는 것이 효율적이며 차량수명 유지에도 유리하다.

이러한 사실에 근거하여, 차량용 엔진의 연료계통의 동작기능도 컴퓨터 제어 시스템으로 지시되는 냉각수 온도와 연료의 분사량 조절의 상관적 기능의 고급화와, 냉각수가 엔진에 미치는 영향에 대해 많은 연구와 노력이 이루어지고 있다.

최근에는, 완전연소를 지향하는 냉각수로 연비향상, 출력증강과 노후 경유차의 매연저감을 위한 기능성 부동액(그린액)이 개발 시판되고 있다.

한편, 선행 냉각수 교체방식으로 냉각수 교환을 위해 차량에 히터를 켜고 공회전을 시켜 냉각수를 85~95℃ 이상의 온도로 높인 뒤, 서모스탯이 열리면 라디에이터 하단의 드레인 콕(drain cock)을 열어 냉각수를 배출시키는데, 이때, 차량의 구조적 특성상 냉각수를 100% 교체하는 것은 불가능하며, 냉각수 및 냉각장치가 너무 뜨거워지므로 다음 단계를 진행하기 어렵다는 단점이 있었다.

상기와 같은 종래 방법을 보완하기 위한 냉각수 교체방식으로, 냉각장치의 서모스탯을 강제로 열어 기존의 냉각수를 제거하고, 물로 이물질이 쌓인 냉각장치 내부를 세척한 다음 냉각수를 주입한 후 서모스탯을 닫는 단계로 이루어졌다.

이때, 물을 냉각수 흐름의 역순환 방향으로 2.0Kg/㎠이하의 압력으로 주입해서 세척한 후, 냉각수를 2.0Kg/㎠이하의 압력으로 냉각수 흐름의 역순환 방향으로 주입하는 방식의 개방계 교체방법으로 진행하였다.

하지만, 내연기관 및 차량용 엔진의 내부에 존재하는 냉각수는 엔진의 구조적 형태로 충분히 제거를 못하고 90%미만의 제거효율에 미치지 못하는 실정이었다.

최근에는, 냉각수 교체방법으로 냉각수를 85℃-100℃로 끓여서, 서모스탯의 개폐가 용이한 방법으로 냉각수 흐름방향 교체방법이 시행되고 있으나, 소요시간이 길고 교체공정의 형태와 위험성에 정비사의 불편호소로 부정적이라 할 수 있다.

뿐만 아니라, 지금까지 차량정비를 수행하는 정비사업소에서 사용하는 냉각수 교체장비들의 교체효율은 70-90%미만으로서 저조하고, 이와 같은 저 기능 장비의 정비에만 의지하는 것과, 정비사의 상투적인 정비개념 전환과 운전자들의 기본 인식으로 냉각수가 차량에 미치는 영향에 대한 개념과 정비 상식의 전환 필요성이 절실한 실정이다.

등록번호 제10-1365842호(공고일자 2014년02월24일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것과 아울러서, 중소형 차량은 물론 대형트럭에 이르기까지 대부분의 차종에 대해, 교체기능을 부여하여 정비 편의를 최대한 간편하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각수 교체 정비시간의 단축(30분 이내)과 냉각장치 계통 내부를 깨끗이 물세정하며, 냉각수의 교체효율을 95%-99%이상으로 향상시킬 수 있는 기능을 갖추게 하며,

최근의, 국내외적 환경문제 해결과제로서 대기공기 저해 요소인 미세먼지의 주범으로 기관 및 차량의 배기가스 저감효과의 기대에 부응하는, 기능성 부동액(매연저감, 연비향상, 엔진출력증강 등) 교체는 원액 100%를 투입함으로서, 이상적 교체효율(95%-99%이상)을 갖춘 장치의 기능이 요구됨으로써 이에 기여키 위하여, 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치는, 외부의 압축기 공기압을 유입시켜 기수분리 후 사용공기압(P1)으로 조절 공급하는 공급부;

세정수를 저장하였다가 상기 사용공기압(P1)으로 밀어서 기관이나 엔진 내의 세정과 에어-플러싱을 연속적으로 수행한 후 신 냉각수를 주입하기 위해 저장하는 저장부;

상기 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 공급 유도하고, 공급 후 여압(P3)을 순간 배출(Purge)시키는 솔레노이드밸브가 부착 연결된 배관부;

상기 기관이나 엔진의 냉각계통과 체결되어 공급, 배출 기능을 하는 호스부;

폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 사용공기압(P1)으로 밀어 배출되게 하는 배출공기압(P2)을 지시하는 압력계와 유체역학적 이론의 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리를 기초하여 응용된 밀폐계 방식으로, 오리피스 트랩 기능을 하는 가드유닛(Gard Unit)을 구비하는 가드유닛부; 및

상기 구성의 작동을 전기적으로 조작 제어하는 제어반; 을 포함하고,

상기 제어반의 조작에 의해 기관이나 엔진의 냉각계통 내의 폐 냉각수를 배출 제거하고, 세정수에 의한 물 세정과 에어플러싱이 연속적으로 이루어진 후 신 냉각수의 주입 교체가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급부는 외부의 압축기 공기압을 유입시켜 찌꺼기를 걸러주는 스트레이너를 거쳐 기수분리와 사용공기압(P1)을 조절하는 레귤레이터, 과다공급 압력을 예방하는 안전장치인 안전밸브의 배관구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저장부는 폐 냉각수를 조절된 사용공기압(P1)으로 세정수를 밀어서 배출시키는 작업의 진행과 동시에 에어-플러싱을 위한 제1 저장탱크와,

신 냉각수의 주입을 위한 제2 저장탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결 배관부는 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 배출시키기 위해 사용공기압(P1)으로 공기를 저장부에 공급 유도하는 공급 솔레노이드밸브와,

상기 제2 저장탱크의 상부에 연결되어 폐 냉각수 배출과 에어-플러싱 공정작업 후 관로 내의 여압(P3)을 순간 배출시키는 여압 배출 솔레노이드밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어반에는 공급 솔레노이드밸브와, 여압 배출 솔레노이드밸브의 개폐를 제어하는 공급 스위치와 여압 배출 스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 호스부를 기관이나 엔진의 냉각수 순환의 역방향으로 연결 공급되게 하는 체결 방법으로서, 냉각수가 돌아 나오는 서모스탯과 난방용 히터코어에 각각 연결되는 2개의 고무호스를 분리하여, 공급 어댑터를 직렬 또는 병렬로 체결하고,

배출 어댑터는 자동차의 엔진 체적과 차종에 따라, 라디에이터의 상부 고무 호스 및 하부 드레인(중, 대형트럭 등)에 연결하여 교체하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 사용공기압(P1)은 기관 및 엔진의 내용적 용량에 따라, 1.0~1.8kg/㎠이고, 배출공기압(P2)은 0.5~1.3kg/㎠의 차압을 발생시켜, 유체역학적 응용기술(2상 유체 흐름의 원리)로 오리피스 트랩 기능을 적용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 기관이나 엔진의 냉각수 교체방법은, (a) 제1,2 저장탱크에 세정수를 채워 공급 솔레노이드밸브를 열어 공급라인으로 연결된 공급어댑터를 따라 기존 폐 냉각수를 세정수가 밀어서 세정 작업이 먼저 이루어지고, 이어서 공급되는 사용공기압(P1)에 의한 압력으로 에어-플러싱을 연이어 시행하는 단계;

(b) 상기 에어-플러싱이 이루어지면서 사용공기압(P1)과 배출공기압(P2)의 차압(ΔP) 발생에 의한 유체 공학적(2상 유체흐름의 원리) 응용기술에 의해 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 폐 냉각수를 배출호스를 통해 배출하는 단계;

(c) 여압 배출 솔레노이드밸브를 열어 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 여압(잔류압)을 제거하고 일정시간 경과시키는 단계;

(d) 상기 제1,2 저장탱크에 신 냉각수를 채우고 상기 공급 솔레노이드밸브를 열어 사용공기압(P1)에 의해 신 냉각수를 기관이나 엔진 냉각계통 내에 충전하되, 신 냉각수가 기관 또는 엔진 냉각계통을 거쳐 라디에이터의 고무호스로 연결된 배출 어댑터로 돌아 나와서, 교체장치와 연결된 배출호스에 흐르는 신 냉각수의 색상을 확인하고, 상기 공급 솔레노이드밸브를 닫는 단계; 및

(e) 상기 여압 배출 솔레노이드밸브를 열어 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 여압(잔류압)을 제거하고 일정시간 경과시키는 단계;

를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 (a) 단계 이전에 레귤레이터에서 차종에 따른 엔진 내용적 량의 냉각수 교체를 위한 사용공기압(P1)을 1~2kg/㎠미만으로 조절하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 서모스탯의 열리는 역방향과 냉각수 교체장치 내부와 난방계통의 히터코어를 포함한 배관계통을 병렬연결로 엔진의 재킷과 관로 내의 모든 냉각수를 교체할 수 있다.

또한, 기관에 무리가 가지 않는 저압(1.8kg/㎠ 이하)을 사용공기압으로 하여 2중 병렬 어댑터로 구성하여 공급호스로 연결해 폐 냉각수를 세정수로 밀어내고, 이어서 에어-플러싱 한 후, 신 냉각수를 주입 교체함으로써 교체효율을 95%-99%이상으로 향상시킬 수 있다.

그리고 복잡한 운전매뉴얼을 단순화시켜 간단하게 조작제어 할 수 있고, 교체 정비시간을 30분 이내로 단축하며 교체효율의 향상을 실현하여, 내연기관과 차량용 엔진 냉각수 교체에 있어서 최적화된 교체장치이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 교체장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 냉각수 냉각장치의 내부 흐름도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 교체장치와 냉각수 냉각장치의 연결 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 제어반의 배치도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 교체방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 냉각수의 순환 흐름도에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 기관 또는 엔진(110)의 순환펌프(111)에 의해 연소실 주위의 워터재킷에 냉각수를 공급하고, 상기 워터 재킷에 공급된 냉각수가 과열된 기관 또는 엔진(110)을 냉각하게 된다.

그리고 상기 워터 재킷을 통과하면서 뜨거워진 냉각수는 고무호스(121)를 통해 라디에이터(112)로 보내지고, 상기 라디에이터(113)에서 냉각되어 다시 순환펌프(111)에 의해 기관 또는 엔진(110)에 순환된다.

이때, 기관 또는 엔진(110)의 초기 시동으로 냉각수의 온도가 일정 이하일 때는 서모스탯(120)이 이를 감지하여 상기 라디에이터(112)로 순환되는 것을 방지하고, 기관 또는 엔진(110) 내에서 순환하도록 하여 기관 또는 엔진 작동에 적합한 수준으로 냉각수의 온도가 빨리 상승하도록 한다.

상기 작동과 반대로 냉각수의 온도가 기관 또는 엔진 작동에 적합한 온도로 상승하면, 히터코어(130)로 뜨거운 냉각수가 공급되어 히터코어(130)에서 열을 방출한 후, 고무호스(123)을 통해 기관 또는 엔진(110)으로 재순환된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 냉각수 교체장치의 사시도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 교체장치와 냉각수 냉각장치의 연결 상태를 보여주는 도면이며, 도 4는 도 1에 나타낸 제어반의 배치도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 엔진 냉각수 교체장치는 크게 공급부, 저장부, 연결 배관부, 호스부, 가드유닛부, 제어반을 포함하여 구성된다.

상기 공급부는 에어 컴프레서(air compressor)(270)에서 압축된 공기압을 유입시켜 공기와 물(기수)을 분리한 후, 사용공기압(P1)으로 조절 공급하는 레귤레이터(regulator)(22)와 과다압력 예방을 위한 안전밸브(37)를 포함하여 구성된다.

상기 저장부는 세정수를 저장하였다가 사용공기압(P1)으로 밀어서 기관 또는 엔진(110) 내의 세정과 에어-플러싱(Air-Flushing)을 연속적으로 수행한 후 신 냉각수를 주입키 위해 저장한다. 즉, 저장부는 세정수와 신 냉각수를 저장한다.

상기 연결 배관부는 상기 저장부에 저장된 세정수와 신 냉각수를 공급 유도하고 공급 후 여압(P3)을 순간 배출(Purge)시키는 등의 기능을 수행하는 솔레노이드밸브(Solenoid Valve)(24,29)로 구성된다.

상기 호스부(Hose)는 기관 또는 엔진(110)의 냉각계통과 체결되어 공급, 배출 기능을 하는 어댑터(260,261)로 구성된다.

가드유닛(Gard Unit)부는 폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 사용공기압(P1)으로 밀어 배출되게 하는 배출공기압(P2)을 지시하는 압력계(31)와, 유체역학적 이론의 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리를 기초하여 응용된, 밀폐 계에서 오리피스 트랩의 기능을 수행한다.

제어반은 냉각수 교체장치의 어느 한 가지 기능을 전기적으로 조작 제어하여, 내연기관 또는 차량용 엔진 냉각장치 내의 폐 냉각수를 배출 제거하고, 세정수에 의한 물 세정과 에어-플러싱(Air-Flushing)이 동시 작업이 이루어진 후 신 냉각수의 주입 교체가 이루어지도록 한다.

상기 공급부는 에어 컴프레서(270)와 압축공기 연결부(20)를 통해 연결되어 압축공기를 유입하고, 스트레이너(21)를 거쳐 찌꺼기를 걸러준 후 상기 레귤레이터(22)에 공급한다.

상기 레귤레이터(22)는 기수분리와 사용공기압(P1)을 1~2kg/㎠미만으로 조절하는 기능을 수행한다.

상기 레귤레이터(22)는 주 공급밸브(23)와 연결 배관부의 공급 솔레노이드밸브(24)를 통해 저장부의 제1 저장탱크(11)에 연결된다.

이때 주 공급밸브(23)와 공급 솔레노이드밸브(24) 사이의 관로 상에 관로를 과대한 압력으로부터 보호하기 위해 최고압력을 제한하는 안전밸브(37)를 더 구비할 수 있다.

상기 저장부는 기존 폐 냉각수를 조절된 사용공기압(P1)으로 세정수를 밀어서 배출시키는 작업과 동시에 에어-플러싱(Air-Flushing)을 위한 제1 저장탱크(T1)(11)와, 신 냉각수의 주입을 위한 제2 저장탱크(T2)(12)로 이루어진다.

상기 제2 저장탱크(12)는 공급호스(25)를 통해 냉각수 냉각장치의 히터코어(130)와 서모스탯(120)에 연결된다.

상기 연결 배관부는 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 배출시키기 위해 사용공기압(P1)으로 저장부 내로 공급 유도하는 공급 솔레노이드밸브(24)와, 상기 제2 저장탱크(T2)의 상부에 연결되어 폐 냉각수 배출과 에어-플러싱 작업 후 관로 내의 여압(P3)을 순간 배출시키는 여압 배출 솔레노이드밸브(29)로 이루어진다.

즉, 저장부의 제1 저장탱크(11) 또는 제2 저장탱크(12)에 직, 병렬로 이어지는 공급 배관 라인 상에 설치되어 사용공기압(P1) 공급의 개폐 기능을 수행하는 공급 솔레노이드 밸브(SV1)(24)와, 제2 저장탱크(T2) 상부에 설치되어 공정별 작업이 완료될 때마다 계통 내의 여압(P3)을 순간 배출시키는 여압 배출 솔레노이드밸브(SV2)(29)를 구성하는 배관 형태로서, 이들 중 어느 한 가지 기능을 제어반(30)에서 전기적으로 조작 제어한다.

상기 호스부는 기관 또는 엔진(110)의 냉각수 순환의 역방향으로 연결 공급되는 체결 방법으로서, 냉각수가 돌아 나오는 서모스탯(Thermostat)(120)과 난방용 히터코어(Heater Core)(130)에 각각 연결되는 고무호스(121,123)를 분리하여, 공급 어댑터(260)를 직렬 또는 병렬로 체결하고, 배출 어댑터(261)는 라디에이터(112) 하부 드레인(122) 부분에 연결하는 것을 기본으로 한다.

그러나 이것이 불가할 경우에는 서모스탯(120)과 분리되어 있는 라디에이터(112) 상부의 고무호스(121)에 배출 어댑터(261)를 체결할 수도 있다.

상기 배출 어댑터(261)는 배출호스(26)를 통해 가드유닛부에 연결되며, 상기 가드유닛부는 저장부의 폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 사용공기압(P1)으로 밀어내는 공정에서 배출공기압(P2)을 지시하는 압력계(31)와, 유체역학적 이론에 근거한 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리를 응용기술로 밀폐계 오리피스 트랩 기능의 가드유닛(27)으로 이루어진다.

상기 가드유닛부의 가드유닛(27)은 수거용기(280)에 연결되어 폐 냉각수와 세정수가 수거용기(280)에 모이게 되고, 상기 압력계(31)는 눈으로 확인할 수 있도록 본체(1) 외부에 노출된다.

여기서 사용공기압(P1)은 기관 및 엔진의 내용적 량에 따라 1.0~1.8kg/㎠ 범위에서 조정 고정하고, 배출공기압(P2)은 0.5~1.3kg/㎠ 범위 이내로 발생시켜서 폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 원활하게 밀어낼 수 있어 바람직하다.

상기 제어반(30)은 작업자의 조작이 용이하도록 본체(1) 외부에 구비되며 공급 ON 스위치(33)와 공급 OFF 스위치(35), 여압 배출 ON 스위치(34)와 여압 배출 OFF 스위치(37)로 이루어지며, 주전원 램프(32)가 본체 외부에 구비된다.

여기서는 공급 ON/OFF 스위치(33/35)와 여압 배출 ON/OFF 스위치(34/36)를 각각 구비하였지만, 하나의 공급 스위치와 여압 배출 스위치를 제어반(30)에 구비하여 ON/OFF시킴으로써 공급 솔레노이드밸브(24)와 여압 배출 솔레노이드밸브(29)의 개폐를 제어할 수도 있다.

또한, 상기 본체(1)에는 공구함(40)이 구비되어 있어 교체장치를 냉각수 냉각장치에 연결하거나 분리할 경우 용이하다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 교체방법을 나타내는 순서도이다.

우선 준비작업으로 에어 콤프레서(270)에서 압축공기를 압축공기 연결구(20)를 통해 연결하고, 이물질을 걸러주는 스트레이너(21), 기수분리와 사용공기압(P1)을 조절하는 레귤레이터(22)에서 차종에 따른 냉각수 교체를 위한 공급 압력을 1~1.8kg/㎠으로 조절한다(S50).

이때 냉각수 배관계통 내의 과다압력의 예방을 위한 안전장치로서 안전밸브가 구비되어 사용공기압(P1)을 2kg/㎠ 미만으로 제한시켜 준다.

다음 폐 냉각수와 세정수를 받아내는 수거용기(280)와 교체장치와 배출 연결구(28)를 체결하고, 공급호스(25)와 공급 어댑터(260)를 기관 또는 엔진(110)의 써모스탯(120)으로의 고무호스(121)와 히터코어(130)의 고무호스(123)에 병렬로 연결하고, 작업공정을 시행하게 되면 회수, 세정, 에어-플러싱과 신 냉각수를 충전할 시, 신 냉각수가 돌아 나오는 라디에이터(112)의 고무호스(121)와 분리된 상부 연결구와 하부 드레인(122)과 배출호스(26)로 연결된 배출 어댑터(261)를 병렬로 체결하는 준비작업을 한다(S51).

상기와 같이 작업준비가 완료되면, 제1 저장탱크(10), 제2 저장탱크(11)에 차종에 따른 냉각수 용량 정도의 물(세정수)을 채워서 제어반(30)의 공급 ON 스위치(33)를 눌러 동작시키면, 공급 솔레노이드밸브(24)가 열리면서 공급라인(25)으로 연결된 공급 어댑터(260)를 따라 기존 폐 냉각수를 세정수가 밀어서 세정 작업이 먼저 이루어지고(S52), 이어서 공급되는 사용공기압(P1)에 의한 압력으로 에어-플러싱을 연이어 시행하게 된다(S53).

상기 에어-플러싱이 이루어지면서 사용공기압(P1)과 가드유닛(27)의 기능 작용으로 압력계(31)에 배출공기압(P2)이 생기고, 차압(ΔP) 발생에 의한 유체 공학적(2상 유체흐름의 원리) 응용기술에 의해 기관이나 엔진 냉각계통 내부의 폐 냉각수가 배출호스(26)를 통해 배출된다(S54).

이때 폐 냉각수의 95%~99% 이상의 배출이 이루어지는 상황을 투명한 배출호스(26)를 통해 시각적으로 확인을 할 수 있다.

이어서 제어반(30)의 공급 OFF 스위치(35)를 동작한 후, 제어반(30)의 여압 배출 ON 스위치(34)를 동작시키면 여압 배출 솔레노이드밸브(29)가 열리면서 계통 내의 여압(잔류압)을 제거 해주고, 일정시간(예를 들어 3초 정도) 경과한 후 여압 배출 OFF 스위치(36)를 동작시킨다(S55).

다음 제1 저장탱크(10), 제2 저장탱크(11)에 신 냉각수를 차종에 따른 용량에 맞춰 충분히 채우고, 제어반(30)의 공급 ON 스위치(33)를 동작시키면, 도 3에 표시된 공정의 흐름으로 공급 솔레노이드밸브(24)가 열리면서, 사용공기압(P1)에 의한 신 냉각수가 기관 또는 엔진 냉각계통 내에 충전되며, 신 냉각수가 기관 또는 엔진 냉각계통을 거쳐 라디에이터(112)의 고무호스(121)로 연결된 배출 어댑터(261)로 돌아 나와서, 교체장치와 연결된 배출호스(26)에 흐르는 신 냉각수의 색상을 확인하고, 제어반(30)의 공급 OFF 스위치(35)를 동작시킨 후, 제어반(30)의 여압 배출 ON 스위치(34)를 동작시켜서 여압 배출 솔레노이드밸브(29)가 열리면서 계통내의 여압(잔류압)을 제거 해주고, 일정시간(예를 들어 3초 정도) 경과한 후 여압 배출 OFF 스위치(36)를 동작시킨다(S56).

상기 공정이 완료되면, 기관이나 엔진 냉각계통으로 연결되었던 써모스탯(120)의 고무호스(221)와 히터코어(130)에 연결되었던 고무호스(223)의 공급 어댑터(260)을 분리하고, 라디에이터(112)와의 배출 어댑터(261)를 분리하여 정리하면, 기관이나 자동차 엔진 냉각수 교체작업의 모든 작업이 종료된다.

이와 같은 본 발명은 냉각수 교체효율의 향상과 신속한 교체방법을 위해 개발된 특허로서, 유체역학적 이론의 기초인 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리(2-Phase Flow Method)를 적용한 밀폐계 오리피스 트랩기능을 적용한 응용기술로 95~99% 이상의 교체효율 뿐만 아니라, 교체시간의 단축(30분 이내)과 장치기능의 간편화로 기능성 부동액 교체와 냉각수 교체에 국내외적 경쟁력을 갖출 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은, 내연기관이나 중소형 차량과 대형트럭 등 차량용 엔진 냉각수 교체 장치로, 대기 미세먼지의 해결과제에 절실한 기능성 부동액(매연저감, 연비향상, 출력증강 등) 교체에 적합한 장치로서의 데모장비 시연과 실차테스트의 성능검증{그린액월드(주)}을 거쳐, 시제품 제작이 진행되고 있다.

더불어, 본격적인 사업화를 추진하고 있으며, 추후 지구 환경보전을 위한 차세대 연료 전지차와 전기차의 냉각수 교체장치로의 활용은 물론, 미래 수소차의 엔진 냉각계통의 냉각수 교체장치로도 활용키 위한 개발 계획을 수립하고 있다.

1: 본체 10,11: 탱크
20: 압축공기 연결구 21: 스트레이너
22: 레귤레이터 23: 주 공급밸브
24: 공급 솔레노이드밸브 25: 공급호스
26: 배출호스 27: 가드유닛
28: 배출 연결구 29: 여압 배출 솔레노이드밸브
30: 제어반 31: 압력계
32: 주전원 램프 33: 공급 ON 스위치
34: 여압 배출 ON 스위치 35: 공급 OFF 스위치
36: 여압 배출 OFF 스위치 37: 안전밸브
40: 공구함 110: 기관 또는 엔진
111: 순환펌프 112: 라디에이터
120: 써모스탯 121,134: 고무호스
122: 드레인 130: 히터코어
260: 공급 어댑터 261: 배출 어댑터
270: 에어 컴프레서 280 : 수거용기

Claims

외부의 압축기 공기압을 유입시켜, 기수분리 후 사용공기압(P1)으로 조정 공급하고, 기관 및 차량 엔진 내 배관계통의 위험압력으로서, 2kg/㎠이상의 공급 공기압을 방지하는 안전밸브로 구성된 공급부;
세정수를 저장하였다가 상기 사용공기압(P1)으로 밀어서 기관이나 엔진 내의 세정과 에어-플러싱을 연속적으로 수행한 후 신 냉각수를 주입하기 위해 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 공급 유도하고 공급 후 여압(P3)을 순간배출(Purge) 시키는 솔레노이드밸브로 구성된 연결 배관부;
상기 기관이나 엔진의 냉각계통과 체결되어 공급, 배출 기능을 하는 호스부;
폐 냉각수와 세정수, 신 냉각수를 사용공기압(P1)으로 밀어 배출되게 하는 배출공기압(P2)을 지시하는 압력계와 유체역학적 이론의 2상(기체, 액체)유체 흐름의 원리를 기초하여 응용된 밀폐계 오리피스 트랩 기능을 하는 가드유닛을 구비하는 가드유닛부; 및
상기 구성의 작동을 전기적으로 조작 제어하는 제어반; 을 포함하고,
상기 제어반의 조작에 의해 기관이나 엔진의 냉각 계통 내의 폐 냉각수를 배출 제거하고, 세정수에 의한 물 세정과 에어-플러싱이 연속적으로 이루어진 후 신 냉각수의 주입 교체가 이루어지는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 공급부는 외부의 압축기 공기압을 유입시켜 찌꺼기를 걸러주는 스트레이너를 거쳐 기수분리와 사용공기압(P1)을 조절하는 레귤레이터와,
기관 및 차량 엔진 내 배관계통의 위험압력으로서 2kg/㎠이상의 공급 공기압을 방지하는 안전밸브의 배관구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 저장부는 폐 냉각수를 조절된 사용공기압(P1)으로 세정수를 밀어서 배출시키는 작업과 동시에 에어-플러싱을 위한 제1 저장탱크와,
신 냉각수의 주입을 위한 제2 저장탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제3항에 있어서,
상기 연결 배관부는 저장부에 저장된 세정수, 신 냉각수를 배출시키기 위해 사용공기압(P1)으로 공기를 저장부에 공급 유도하는 공급 솔레노이드밸브와,
상기 제2 저장탱크의 상부에 연결되어 폐 냉각수 배출과 에어-플러싱 공정작업 후 관로 내의 여압(P3)을 순간 배출시키는 여압 배출 솔레노이드밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제4항에 있어서,
상기 제어반에는 공급 솔레노이드밸브와, 여압 제거 솔레노이드밸브의 개폐를 제어하는 공급 스위치와 여압 제거 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 호스부를 기관이나 엔진의 냉각수 순환의 역방향으로 연결 공급되게 하는 체결 방법으로서, 냉각수가 돌아 나오는 서모스탯과 난방용 히터코어에 각각 연결되는 2개의 고무호스를 분리하여, 공급 어댑터를 직렬 또는 병렬로 체결하고,
배출 어댑터는 라디에이터의 상부 및 하부 드레인에 직렬 또는 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 사용공기압(P1)은 기관 및 엔진의 내용적 용량에 따라 1.0~1.8kg/㎠이하로 조절 고정하고, 배출공기압(P2)은 0.5~1.3kg/㎠로 도출하는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체장치.
(a) 제1,2 저장탱크에 세정수를 채워 공급 솔레노이드밸브를 열어 공급라인으로 연결된 공급 어댑터를 따라 기존 폐 냉각수를 세정수가 밀어서 세정 작업이 먼저 이루어지고, 이어서 공급되는 사용공기압(P1)에 의한 압력으로 에어-플러싱을 연이어 시행하는 단계;
(b) 상기 에어-플러싱이 이루어지면서 사용공기압(P1)과 배출공기압(P2)의 차압(ΔP) 발생에 의한 유체역학적(2상 유체 흐름의 원리) 응용기술에 의해 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 폐 냉각수를 배출호스를 통해 배출하는 단계;
(c) 여압 배출 솔레노이드밸브를 열어 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 여압(잔류압)을 제거하고 일정시간 경과시키는 단계;
(d) 상기 제1,2 저장탱크에 신 냉각수를 채우고 상기 공급 솔레노이드밸브를 열어 사용공기압(P1)에 의해 신 냉각수를 기관이나 엔진 냉각계통 내에 충전하되, 신 냉각수가 기관 또는 엔진 냉각계통을 거쳐 라디에이터의 고무호스로 연결된 배출 어댑터로 돌아 나와서, 교체장치와 연결된 배출호스에 흐르는 신 냉각수의 색상을 확인하고, 상기 공급 솔레노이드밸브를 닫는 단계; 및
(e) 상기 여압 배출 솔레노이드밸브를 열어 기관이나 엔진의 냉각계통 내부의 여압(잔류압)을 제거하고 일정시간 경과시키는 단계;
를 포함하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체방법.
제8항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에 레귤레이터에서 차종에 따른 엔진의 내용적 용량에 기준한 냉각수 교체를 위해, 사용공기압(P1)을 1~1.8kg/㎠으로 조정하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 기관이나 엔진의 냉각수 교체방법.