KR101876930B1 - 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법 - Google Patents

대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 시저 유닛의 끝 부분에 센서를 구비하고, 센서의 주변에 캡을 씌워 고정하며, 캡의 내부에 금속 분말을 채워 넣고, 캡의 개방된 부분을 폐쇄시켜 구성을 포함할 수 있다.
이로써 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛(10)은, 저속 디젤 엔진에서 발생되는 진동 에너지를 금속 분말에 의하여 흡수 완화시킬 수 있고, 이로써 센서가 진동에 의해 훼손되거나 끊어지는 것을 방지할 수 있으며, 보편적인 센서를 사용할 수 있도록 함으로써 온도 센서 유닛의 제조 단가를 현저하게 낮출 수 있다.

Description

대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법 {Temperature sensor unit and the same making method of Low-speed diesel engines for large vessel}
본 발명은 진동이 작용하는 환경에서 고온의 온도를 측정할 수 있도록 하는 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대형 선박에는 저속 디젤 엔진이 탑재된다. 저속 디젤 엔진은 일반적은 육상 차량의 엔진에 비교하여 엔진 속도가 낮지만 토크가 큰 특징이 있고, 규모 면에서 수십 배 클 수 있다.
즉, 대형 선박에 탑재되는 저속 디젤 엔진은 육상 차량의 엔진에 비교하여 진동의 세기가 무척 큰 환경일 수 있다.
다른 한편으로, 저속 디젤 엔진은 기술이 발전 함에 따라 엔진을 좀 더 정밀하게 제어하여 엔진 효율을 높이도록 발전되고 있다.
좀 더 구체적으로 예를 들면, 저속 디젤 엔진은, 피스톤이 실린더에서 상승하고 하강을 반복할 때에, 어느 시점에 연료를 분사할 것인지 연료를 분사하는 시점을 제어하고, 어느 시점에 흡기 밸브와 배기 밸브를 열고 닫을 것인지의 시점을 제어할 수 있다.
그리고 엔진 제어룸에서는 엔진이 제어 의도 대로 작동되고 있는지를 모니터링할 수 있다. 의도대로 제어되는 경우에, 연료의 질소산화물의 발생을 낮출 수 있고, 수트(soot)의 발생을 최소화할 수 있으며, 엔진 출력을 더욱 향상시킬 수 있다.
그러나 저속 디젤 엔진을 정밀하게 제어하기 위해서는 엔진을 구성하고 있는 각 구성요소의 상태를 알 필요가 있고, 예를 들면, 연료 온도, 흡기 온도, 배기가스 온도, 냉각수 온도, 터보차저의 입구 온도, 터보차저의 출구 온도 등을 파악함으로써 엔진의 제어 상태를 알 수 있다.
상기 다양한 온도는 온도센서를 이용하여 온도 값을 검출할 수 있는데, 엔진의 특성상 진동이 동반하고, 그러한 진동은 온도 센서의 고장을 유발하는 문제점이 있다.
진동의 세기가 다른 구성요소에서 보다 더 센 부분은 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 저속 디젤 엔진에 온도 센서 유닛이 설치되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
저속 디젤 엔진(1)은 배기 가스 출구(2), 터보차저 출구(3) 및 터보차저 입구(4)에서 진동이 유독 심하게 형성될 수 있다.
따라서 진동의 세기가 독특하게 크게 형성되는 곳에는 보편적인 온도 센서를 사용하기에는 부적절하고, 진동에 강한 온도 센서 유닛이 요구된다.
종래의 온도 센서 유닛(10)은 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 종래의 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 온도 센서 유닛(10)은 시스 유닛(20)이 구비되고, 시스 유닛(20)의 끝부분에 센서가 구비되며, 상측 끝부분에는 온도 검출 값을 디지털 신호로 변환하여 출력하도록 하는 전자회로가 내장되어 있고, 중간 부분에는 엔진 바디에 체결되도록 나사 형태의 체결부가 구비된다.
또한, 종래의 온도 센서 유닛(10)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 센서가 애자(24)에 둘러 쌓이고 끝부분에는 세라믹 시멘트 캡(26)이 씌워지며 시스 유닛(20)과는 와이어(22)로 연결된 구성이다.
그러나 종래에 알려진 온도 센서 유닛(10)은 진동이 발생되는 환경에서 온도를 양호하게 측정할 수 있지만, 가격대가 고가에서 형성되고 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0985983호(2010.09.30.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0015768호(2012.02.22.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0106487호(2012.09.26.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0106488호(2012.09.26.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0083872호(2012.07.26.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 진동에 강하면서도 온도를 양호한 품질로 측정할 수 있도록 하는 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛은, 와이어(22)가 구비된 시스 유닛(20a); 상기 와이어(22)에 용접 되고 온도를 감지하는 센서(30); 상기 시스 유닛(20a)의 끝 부분에 배치되고, 상기 센서(30)를 감싸는 캡(50); 및 상기 캡(50)의 내부에 채워져 상기 센서(30)를 감싸는 금속 분말(60);을 포함하고, 상기 캡(50)의 끝부분은 용접에 의하여 상기 캡(50)의 내부가 폐쇄되어 마감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛은, 상기 용접이 TIG(tungsten inert gas: 텅스텐 불활성 가스)용접일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛의 상기 금속 분말은 산화마그네슘(MgO)인 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛의 제조 방법은, 시스 유닛(20a)의 와이어(22)와 센서(30)의 커넥팅 와이어(36)가 용접 되는 제1 단계; 캡(50)이 상기 센서(30)에 수용된 상태로 상기 시스 유닛(20a)의 끝부분에 배치되어 상기 캡(50)이 상기 시스 유닛(20a)에 용접 되는 제2 단계; 상기 캡(50)의 내부에 금속 분말(60)이 채워져 상기 센서(30)가 상기 금속 분말(60)에 의해 둘러 쌓이는 제3 단계; 및 상기 캡(50)의 바깥쪽 끝부분이 용접 되어 상기 캡(50)의 끝 부분이 폐쇄되는 제4 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛의 제조 방법은, 상기 용접이 TIG(tungsten inert gas: 텅스텐 불활성 가스)용접일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛의 제조 방법은, 상기 금속 분말이 산화마그네슘(MgO)인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛의 제조 방법은, 상기 제3 단계에서 금속 분말을 채워 넣을 때에, 소정의 압력을 가하여 다지는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛은, 저속 디젤 엔진에서 발생되는 진동 에너지를 금속 분말에 의하여 흡수 완화시킬 수 있고, 이로써 센서가 진동에 의해 훼손되거나 끊어지는 것을 방지할 수 있으며, 보편적인 센서를 사용할 수 있도록 함으로써 온도 센서 유닛의 제조 단가를 현저하게 낮출 수 있다.
도 1은 저속 디젤 엔진에 온도 센서 유닛이 설치되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에서 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에서 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법의 구성 및 제조과정을 설명하기 위한 도면으로써,
도 5는 센서가 시스 유닛에 용접된 예를 보인 도면이고,
도 6은 캡이 센서를 둘러 싼 상태로 시스 유닛에 용접된 예를 보인 도면이며,
도 7은 금속 분말이 캡 내에 채워져 다져진 예를 보인 도면이며,
도 8은 캡의 끝부분을 용접하여 마감한 예를 보인 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.
한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법에서 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법의 구성 및 제조과정을 설명하기 위한 도면으로써, 도 5는 센서가 시스 유닛에 용접된 예를 보인 도면이고, 도 6은 캡이 센서를 둘러 싼 상태로 시스 유닛에 용접된 예를 보인 도면이며, 도 7은 금속 분말이 캡 내에 채워져 다져진 예를 보인 도면이며, 도 8은 캡의 끝부분을 용접하여 마감한 예를 보인 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛(10)은 시스 유닛(20a), 센서(30), 캡(50) 및 금속 분말(60)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센서(30)는 도 4를 참조하여 설명한다. 센서(30)는 세라믹 베이스(32)의 상측에 플레티늄 레이어(34)가 배치되고, 플레이늄 레이어(34)에는 패턴이 형성되며, 그 패턴에는 컨넥팅 와이어(36)가 용접 된다.
상기 플레티늄 레이어(34)의 표면에는 커버링 레이어(38)가 구비되어 플레티늄 레이어(34)의 패턴을 보호한다.
또한, 플레티늄 레이어(34)의 상측에는 스트레인 릴리프(40)가 구비될 수 있다. 스트레인 릴리프(40)는 플레티늄 레이어(34)와 상기 커넥팅 와이어(36)가 용접된 부분을 보호하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛(10)의 제조 방법의 단계별로 설명한다.
<제1단계>
제1단계는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 시스 유닛(20a)의 와이어(22)와 상기 센서(30)의 커넥팅 와이어(36)가 용접(71) 되는 단계일 수 있다.
시스 유닛(20a)은 와이어(22)가 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 와이어(22)의 재질은 니켈(Nickel)일 수 있다.
상기 제1 단계의 용접은 TIG(tungsten inert gas: 텅스텐 불활성 가스)용접일 수 있다. 이로써 이종재질간의 용접이 원활하게 진행될 수 있다.
상기 센서(30)는 상기 와이어(22)에 용접(71) 될 수 있고, 온도를 감지할 수 있다.
<제2단계>
제2 단계는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 캡(50)이 상기 센서(30)에 수용된 상태로 상기 시스 유닛(20a)의 끝부분에 배치되어 상기 캡(50)이 상기 시스 유닛(20a)에 용접(72) 되는 단계일 수 있다.
상기 제2 단계의 용접은 TIG 용접일 수 있고, 이로써 이종재질간의 용접이 원활하게 진행될 수 있다.
상기 캡(50)은 상기 시스 유닛(20a)의 끝 부분에 배치되고, 상기 센서(30)를 감싸는 것일 수 있다.
<제3 단계>
제3 단계는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 캡(50)의 내부에 금속 분말(60)이 채워져 상기 센서(30)가 상기 금속 분말(60)에 의해 둘러 쌓이는 단계일 수 있다.
상기 금속 분말(60)은 상기 캡(50)의 내부에 채워져 상기 센서(30)를 감쌀 수 있고, 이로써 상기 금속 분말(60)은 진동을 흡수하거나 완화시킬 수 있으므로, 결국 센서(30)는 진동 에너지로부터 보호될 수 있다.
상기 제3 단계에서 금속 분말(60)을 채워 넣을 때에, 소정의 압력을 가하여 다질 수 있다. 이로써 금속 분말(60)이 캡(50)의 내부에서 공동현상으로 채워지지 않은 곳까지 세밀하게 채워지도록 할 수 있고, 이로써 진동 에너지에 의하여 센서(30)의 흔들림을 좀 더 완전하게 억제할 수 있으며, 나아가 센서(30)의 훼손을 방지할 수 있고, 이로써 온도 센서 유닛(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
<제4 단계>
제4 단계는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 캡(50)의 바깥쪽 끝부분이 용접(73) 되어 상기 캡(50)의 끝 부분이 폐쇄되는 것일 수 있다.
상기 캡(50)의 끝부분은 용접(73)에 의하여 상기 캡(50)의 내부가 폐쇄되어 마감되는 것이고, 이로써 금속 분말(60)이 임의로 이탈되거나 유실되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제4 단계의 용접은 TIG 용접일 수 있고, 이로써 이종재질간의 용접이 원활하게 진행될 수 있다.
한편, 상기 금속 분말(50)은 산화마그네슘(MgO)인 것일 수 있다. 이로써 온도 센서 유닛(10)의 센서(30)의 위치가 고온에 노출되더라도 금속 분말(50)은 임의로 뭉쳐지거나 유동 되지 않고, 결국 센서 유닛(10)의 자세가 임의로 흐트러짐없이 안정된 자세를 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛(10) 및 그 제조 방법은. 센서(30)의 주변에 금속 분말(50)을 채움으로써, 금속 분말(50)이 진동 에너지를 흡수하고, 이로써 센서(30)는 진동 에너지로부터 내성을 가질 수 있고, 상기 센서(30)는 보편적인 온도 센서를 사용할 수 있음으로써 온도 센서 유닛(10)의 제조 단가를 현저하게 낮출 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛 및 그 제조 방법은 진동 에너지가 전달되는 환경에서 고온 온도를 측정하는 데에 이용될 수 있다.
1: 저속 디젤 엔진 2: 배기 가스 출구
3: 터보차저 출구 4: 터보차저 입구
10: 온도 센서 유닛
20, 20a: 시스 유닛(sheath unit)
22: 와이어 24: 애자(Insulator)
26: 세라믹 시멘트 캡(ceramic cap)
30: 센서
32: 세라믹 베이스(Ceramic substrate)
34: 플레티늄 레이어(platinum layer)
36: 컨넥팅 와이어(Connecting wires)
38: 커버링 레이어(Covering layer)
40: 스트레인 릴리프(Strain relief)
50: 캡
60: 금속 분말

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 와이어(22)가 구비된 시스 유닛(20a)에서 상기 와이어(22)와 상기 와이어(22)에 용접 되고 온도를 감지하는 센서(30)의 커넥팅 와이어(36)가 용접 되는 제1 단계;
    상기 시스 유닛(20a)의 끝 부분에 배치되고, 상기 센서(30)를 감싸는 캡(50)이 상기 센서(30)에 수용된 상태로 상기 시스 유닛(20a)의 끝부분에 배치되어 상기 캡(50)이 상기 시스 유닛(20a)에 용접 되는 제2 단계;
    상기 캡(50)의 내부에 금속 분말(60)이 채워져 상기 센서(30)가 상기 금속 분말(60)에 의해 둘러 쌓이는 제3 단계; 및
    상기 캡(50)의 바깥쪽 끝부분이 용접 되어 상기 캡(50)의 끝 부분이 폐쇄되는 제4 단계; 에 의해 제조되며,
    상기 캡(50)의 끝부분은 상기 금속 분말이 유실되는 것을 방지하기 위해 용접에 의하여 상기 캡(50)의 내부를 폐쇄 마감시키되 상기 용접은 TIG(tungsten inert gas: 텅스텐 불활성 가스)용접이고,
    상기 금속 분말은 산화마그네슘(MgO)으로 마련되되 상기 분말을 주입할 때 내부 빈 공간이 발생하는 것을 억제하여 상기 센서의 손상을 방지하기 위해 소정의 압력을 가하여 다지는 것을 특징으로 하는 대형 선박용 저속 디젤 엔진의 온도 센서 유닛.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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