KR101885442B1 - 과급기 세정장치, 이를 구비한 과급기 및 이를 구비한 내연기관, 및 과급기의 세정방법 - Google Patents
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Abstract
세정제를 분무하는 타이밍을 수동으로 계측하지 않고 확실히 조정하고, 세정제를 가급적으로 균일하게 과급기의 터빈에 부착시켜, 과급기의 터빈의 부식을 방지한다. 과급기(2)의 세정을 위한 세정제가 저류된 세정제 저류부(3)와, 세정제를 반송하는 반송용 공기를 세정제 저류부(3)로 유도하는 공기공급배관(12)과, 공기공급배관(12)에 마련된 개폐밸브(9)와, 세정제 저류부(3)에 저류된 세정제를 과급기(2)로 유도하는 세정제 공급배관(10)과, 개폐밸브(9)의 동작을 제어하는 제어부(8)를 구비한 과급기 세정장치(11)로서, 제어부(8)는, 내연기관(1)의 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후에, 개폐밸브(9)를 개방으로 한다.
Description
본 발명은, 과급기 세정장치, 이를 구비한 과급기 및 이를 구비한 내연기관, 및 과급기의 세정방법에 관한 것이다.
과급기에 있어서, 터빈 등의 연소 가스에 노출되는 부분에는, 매진(煤塵)(카본 함유 입자)이 퇴적되기 쉽다. 매진의 퇴적을 방치하고, 정비를 게을리한 경우, 터빈의 회전이 불안정해져, 과급기의 파손, 메인기관의 정지를 초래할 우려가 있다. 그러나, 퇴적된 매진은 과급기의 내부에 고착되어 있어, 간단하게 제거할 수 없다.
고착된 매진을 제거하는 방법으로서는, 온수침지세정, 블라스트세정, 세정제에 의한 세정, 고형세정, 수세정 등을 들 수 있다. 온수침지세정, 블라스트세정, 및 세정제에 의한 세정은, 과급기를 정지시켜 세정을 행한다. 고형세정 및 수세정은, 과급기의 운전 중에 세정을 행한다. 현재는, 고착된 매진을 제거하는 방법으로서, 주로 고형세정이 채용되고 있다.
예를 들면 고형세정에는, 과급기의 터빈에, 수산화 마그네슘이나 수산화 칼슘의 분말을 분무하여 터빈날개나 배기가스 보일러에 부착되는 오염을 방지하는 방법이 있다. (특허문헌 1 참조)
고형세정은, 충돌 에너지를 이용하고 있기 때문에, 동익에 고착된 매진을 제거하는 데에는 효과적이지만, 흐름이 늦는 개소 등이 존재하는 정익에서의 제거 효과는 한정적이라는 과제가 있다.
또, 한 번 고착된 매진은 간단하게는 제거되지 않기 때문에, 세정 효과를 높이기 위하여 경도가 높은 고형세정제를 투입하면, 동익칩부의 마모를 촉진시켜 버린다는 문제가 발생한다.
한편, 과급기에서는, 연료 중에 포함되는 유황분(硫黃分)에 의하여 황산이 생성된다. 황산은, 과급기 내를 부식시킨다는 문제가 있다. 특허문헌 1에서는, 고형세정제에 Mg(OH)2 등을 혼합시켜 세정을 행함으로써 응축된 황산을 중화시켜, 보일러 수관 표면의 부식을 억제하는 것을 제안하고 있다. 그러나, 매진 부착을 방지하고자 하는 부분에 균일하게 세정제를 부착시키는 것이 어려워, 이하에 설명하는 바와 같은 기술 과제가 있다.
상용 부하로 운전 중인 내연기관의 과급기의 터빈은, 고속으로 회전하고 있어, 수산화 마그네슘 등을 세정제로서 이용하여 분무한 경우에도, 날개의 고회전에 의한 원심력으로 세정제가 날개에 균일하게 부착되지 않는다는 문제가 있었다.
또, 수산화 마그네슘은, 300℃ 이상의 고온에 노출되면 분해되어 산화 마그네슘이 되어, 터빈의 세정 효과를 나타낼 수 없다는 문제가 있었다.
또, 기관 정지 직후에 기관 연소실 내를 에어블로우할 때에 과급기의 회전 신호를 직접 검지하여, 회전수가 낮아진 타이밍에 세정제를 분무하는 방법을 생각할 수 있지만, 예를 들면 승용차와 같이 과급기에 회전계가 탑재되어 있지 않은 경우, 적용할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 세정제를 분무하는 타이밍을 수동으로 계측하지 않고 확실히 조정하고, 세정제를 가급적으로 균일하게 과급기의 터빈에 부착시켜, 과급기의 터빈의 부식을 방지하는 과급기 세정장치, 이를 구비한 과급기 및 이를 구비한 내연기관, 및 과급기의 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이상과 같이, 지금까지 세정제 투입 타이밍을 적정화하지 못하고 있었지만, 발명자들이 과급기의 실제의 운용을 상세하게 관찰하는 중에, 에어블로우 시에 연동함으로써 확실히 조정되는 것을 발견하기에 이르렀다.
본 발명의 제1 양태에 관한 과급기 세정장치는, 내연기관으로부터 유도된 배기가스에 의하여 구동되는 과급기의 세정을 위한 세정제가 저류된 세정제 저류부와, 상기 세정제를 반송하는 반송용 공기를 상기 세정제 저류부로 유도하는 공기공급배관과, 상기 공기공급배관에 마련된 개폐밸브와, 상기 세정제 저류부에 저류된 상기 세정제를 상기 반송용 공기와 함께 상기 과급기로 유도하는 세정제 공급배관과, 상기 개폐밸브의 동작을 제어하는 제어부를 구비한 과급기 세정장치로서, 상기 제어부는, 상기 내연기관의 정지 후에 잔존한 배기가스를 배출하는 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후에, 상기 개폐밸브를 개방으로 한다.
제1 양태에 의하면, 과급기 세정장치에 구비된 제어부는, 내연기관의 정지 후에 잔존한 배기가스를 배출하는 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받는다. 에어블로우 시에 연동하는 기기로서는, 예를 들면, 에어블로우용 개폐밸브나 프라이밍펌프 등을 들 수 있다. 내연기관과 연동하는 기기의 신호를 트리거로 하여, 제어부가 작동함으로써, 내연기관으로의 에어블로우의 타이밍에 따라 제어부가 확실히 동작하게 된다. 그리고, 제어부가 작동하면, 공기공급배관에 마련된 개폐밸브를 개방으로 하는 신호가 보내진다. 이로써, 세정제 저류부로 공급되는 반송용 공기는, 에어블로우의 타이밍 즉 과급기의 저회전 시에만 공급되게 된다.
이와 같이 에어블로우의 타이밍을 파악하여 세정제를 과급기에 공급할 수 있으므로, 예를 들면 승용차와 같이 과급기에 회전계가 마련되어 있지 않은 경우이더라도, 과급기가 고회전으로 운전되는 상용 운전 시에 있어서의 세정제의 공급을 피할 수 있다.
또한, 세정제를 반송하는 반송용 공기에는, 예를 들면, 선박 내에서 이용되는 잡용 공기 등이 이용된다. 또, 세정제에는, 예를 들면, 수산화 마그네슘 등이 이용된다.
또, 내연기관의 에어블로우 시에 세정제를 공급하는 것으로 했으므로, 내연기관의 상용 운전 시에 비하여 과급기의 회전수가 낮고 또한 터빈 온도가 낮은 조건 즉 세정제의 분무에 적합한 조건에 있어서 이용할 수 있다. 따라서, 비교적 낮은 온도에서 저회전으로 회전하는 터빈에 적절하게 또한 가급적으로 균일하게 세정제를 부착시킬 수 있다.
상술한 과급기 세정장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방으로 하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 제어부에 의하여 과급기 세정장치의 개폐밸브를 개방하는 타이밍이, 기기의 동작신호를 받은 타이밍으로부터 오프셋된다. 이로써 수동으로의 개폐밸브의 조작이 불필요하게 되어, 자동으로 과급기가 저회전으로 회전하는 상태에서 세정제를 분무할 수 있다. 또, 에어블로우 개시 직후에는 관성력에 의하여 일시적으로 과급기의 회전수가 높아지지만, 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후, 즉 과급기가 저회전이 되는 타이밍에 개폐밸브를 개방으로 하는 것으로 했으므로, 에어블로우 개시 직후에 과급기의 회전수가 일시적으로 높아지는 타이밍을 회피할 수 있어, 세정제를 확실히 과급기의 터빈에 부착시킬 수 있다.
다만, 오프셋 시간은, 변경 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 오프셋 시간을 변경 가능하게 함으로써, 내연기관이나 과급기의 용량 등에 따라서 상이한 에어블로우 시의 과급기 터빈의 회전수 변화에 대응시킬 수 있다.
상술한 과급기 세정장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 개폐밸브가 개방으로 되고 소정의 홀딩 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 폐쇄로 하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 개폐밸브가 개방으로 된 후에 소정의 홀딩 시간을 부여함으로써, 개폐밸브가 개방되어 세정제를 공급하는 시간 간격을 결정하는 것으로 했다. 이로써, 과급기에 적합한 양의 세정제를 공급할 수 있다.
다만, 홀딩 시간은, 변경 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 홀딩 시간을 변경 가능하게 함으로써, 내연기관이나 과급기의 용량 등에 따라서 상이한 에어블로우 시의 과급기 터빈의 회전수 변화에 대응시킬 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 관한 과급기는, 상술한 과급기 세정장치를 구비하고 있다.
제2 양태에 의하면, 세정제 분무의 타이밍을 수동으로 계측할 필요가 없고, 에어블로우의 타이밍을 파악하여 자동적으로 분무가 가능해지고, 또 세정제를 분무하는 타이밍과 분무 시간은 제어부에 의하여 조정할 수 있다. 이로써, 과급기의 터빈을 건전한 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 관한 내연기관은, 상술한 과급기를 구비하고 있다.
제3 양태에 의하면, 과급기를 건전한 상태로 유지할 수 있으므로, 내연기관의 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 관한 내연기관은, 내연기관으로부터 유도된 배기가스에 의하여 구동되는 과급기와, 상기 과급기에 세정제를 공급하는 과급기 세정장치와, 상기 과급기 세정장치에 마련된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 동작을 제어하는 제어부를 구비한 내연기관으로서, 상기 제어부는, 상기 내연기관의 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후, 상기 과급기에 세정제를 공급하기 위하여 상기 개폐밸브를 개방한다.
상술한 내연기관에 있어서는, 개폐밸브를 과급기 세정장치에 마련하는 구성으로 해도 된다. 예를 들면, 세정제 공급배관에 개폐밸브가 마련된다. 이로써, 개폐밸브를 설치하는 개소를 폭넓은 범위에서 선택할 수 있다.
상술한 내연기관에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 제어부에 의하여 과급기 세정장치의 개폐밸브를 개방하는 타이밍이, 기기의 동작신호를 받은 타이밍으로부터 오프셋된다. 이로써 수동으로의 개폐밸브의 조작이 불필요하게 되어, 자동으로 과급기가 저회전으로 회전하는 상태에서 세정제를 분무할 수 있다. 또, 에어블로우 개시 직후는 관성력에 의하여 일시적으로 과급기의 회전수가 높아지지만, 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후, 즉 과급기가 저회전이 되는 타이밍에 개폐밸브를 개방으로 하는 것으로 했으므로, 에어블로우 개시 직후에 과급기의 회전수가 일시적으로 높아지는 타이밍을 회피할 수 있어, 세정제를 확실히 과급기의 터빈에 부착시킬 수 있다.
다만, 오프셋 시간은, 변경 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 오프셋 시간을 변경 가능하게 함으로써, 내연기관이나 과급기의 용량 등에 따라서 상이한 에어블로우 시의 과급기 터빈의 회전수 변화에 대응시킬 수 있다.
상술한 내연기관에 있어서, 상기 제어부는, 상기 개폐밸브가 개방된 후, 더욱 소정의 홀딩 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 폐쇄하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 개폐밸브가 개방된 후에 소정의 홀딩 시간을 부여함으로써, 개폐밸브가 개방되어 세정제를 공급하는 시간 간격을 결정하는 것으로 했다. 이로써, 과급기에 적합한 양의 세정제를 공급할 수 있다.
다만, 홀딩 시간은, 변경 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 홀딩 시간을 변경 가능하게 함으로써, 내연기관이나 과급기의 용량 등에 따라서 상이한 에어블로우 시의 과급기 터빈의 회전수 변화에 대응시킬 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 관한 과급기의 세정방법은, 내연기관으로부터 유도된 배기가스에 의하여 구동되는 과급기의 세정을 위한 세정제가 저류된 세정제 저류부와, 상기 세정제를 반송하는 반송용 공기를 상기 세정제 저류부로 유도하는 공기공급배관과, 상기 공기공급배관에 마련된 개폐밸브와, 상기 세정제 저류부에 저류된 상기 세정제를 상기 반송용 공기와 함께 상기 과급기로 유도하는 세정제 공급배관과, 상기 개폐밸브의 동작을 제어하는 제어부를 구비한 과급기 세정장치를 이용한 과급기의 세정방법으로서, 상기 제어부는, 상기 내연기관의 정지 후에 잔존한 배기가스를 배출하는 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후에, 상기 개폐밸브를 개방으로 한다.
제5 양태에 의하면, 에어블로우의 타이밍을 파악하여 세정제를 과급기에 공급할 수 있으므로, 예를 들면 승용차와 같이 과급기에 회전계가 마련되어 있지 않은 경우이더라도, 과급기가 고회전으로 운전되는 상용 운전 시에 있어서의 세정제의 공급을 피할 수 있다. 내연기관의 에어블로우 시에 세정제를 공급하는 것으로 했으므로, 내연기관의 상용 운전 시에 비하여 과급기의 회전수가 낮고 또한 터빈 온도가 낮은 조건 즉 세정제의 분무에 적합한 조건에 있어서 이용할 수 있다. 따라서, 비교적 낮은 온도에서 저회전으로 회전하는 터빈에 적절하게 또한 가급적으로 균일하게 세정제를 부착시킬 수 있다.
본 발명의 제6 양태에 관한 과급기의 세정방법은, 내연기관에 잔존하는 배기가스를 배출하기 위하여 에어블로우를 행하는 공정과, 상기 에어블로우를 행하는 공정 후에, 과급기 세정장치로부터 과급기에 세정제를 공급하는 공정을 구비한 과급기의 세정방법으로서, 에어블로우와 연동하여 상기 과급기 세정장치에 동작신호를 보내는 공정과, 상기 동작신호를 보내는 공정 후에, 상기 과급기 세정장치에 마련된 개폐밸브를 개방함으로써 과급기에 세정제를 공급하는 공정을 구비하고 있다.
제6 양태에 의하면, 세정제를 분무하는 타이밍을 수동으로 계측할 필요가 없고, 세정제를 자동으로 분무하는 타이밍과 분무 시간은 제어부에 의하여 조정되고, 세정제를 확실히 과급기의 터빈에 부착시켜, 과급기의 터빈의 부식을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내연기관의 에어블로우와 연동하는 기기의 신호를 트리거로 하여, 제어부가 작동함으로써, 과급기로 세정제를 분무하는 타이밍을 결정할 수 있다. 이로써, 과급기가 저회전이 되어 비교적 저온이 된 조건에서 세정제를 공급할 수 있어, 세정제의 분무에 적합한 조건에 있어서 자동적으로 분무할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 과급기 세정장치를 구비한 과급기가 장착된 내연기관을 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 과급기 세정장치의 운전예를 나타낸 타이밍차트이다.
도 2는 도 1에 나타낸 과급기 세정장치의 운전예를 나타낸 타이밍차트이다.
이하에, 본 발명에 관한 과급기 세정장치, 이를 구비한 과급기 및 이를 구비한 내연기관, 및 과급기의 세정방법의 일 실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 과급기 세정장치를 구비한 과급기가 장착된 내연기관의 개략 구성이 나타나 있다.
내연기관(1)은, 예를 들면, 선박에 마련된 주기(主機) 구동용의 디젤 엔진으로 되어 있다. 내연기관(1)은, 도시하지 않은 연료 분사 펌프로부터 유도된 연료와, 후술하는 과급기(2)로부터 유도된 압축공기가 통내에 공급됨으로써 구동된다.
세정 대상이 되는 과급기(2)는, 도시하지 않은 에어 쿨러의 상부에 스테이를 통하여 마련되고, 내연기관(1)으로부터 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 터빈과, 일단에 터빈이 접속된 회전축과, 그 회전축의 타단에 접속된 공기 압축기를 구비하고 있다. 이 공기 압축기는, 터빈에 의하여 얻어진 회전력이 회전축을 통하여 전달되어 회전 구동되도록 되어 있으며, 이로써 흡입 공기를 압축한다. 공기 압축기에 의하여 압축된 압축공기는, 에어 쿨러에서 냉각된 후에, 내연기관(1)으로 공급된다.
터빈은, 배기가스를 받아 회전하는 터빈날개로 구성되어 있으며, 터빈 케이싱 내에 수용되어 있다. 터빈 케이싱은, 내연기관(1)의 도시하지 않은 배기가스 매니폴드로부터 배기가스가 유도되는 과급기(2)의 입구와, 터빈날개를 통과한 배기가스를 터빈 밖으로 유도하는 과급기(2)의 출구에 대해서 접속되어 있다.
내연기관(1)에는, 압축공기배관(5)을 통하여, 시동용 공기탱크(4)가 접속되어 있다. 시동용 공기탱크(4) 내에는, 도시되지 않은 시동용 공기 압축기에 의하여 소정압까지 압축된 압축공기가 저류되도록 되어 있다. 시동용 공기탱크(4) 내에 저류된 압축공기는, 내연기관(1)의 시동 시나, 내연기관(1)의 정지 후에 통내 등에 잔존한 배기가스를 에어블로우할 때에 이용된다. 압축공기배관(5)은, 상류단이 시동용 공기탱크(4)의 출구측에 접속되고, 하류단이 내연기관(1)측에 접속되어 있다. 또, 압축공기배관(5)의 중도 위치에는, 유통하는 공기흐름을 제어하는 압축공기용 제어밸브(6)가 마련되어 있다. 압축공기용 제어밸브(6)는, 도시되지 않은 압축공기 제어부에 의하여 개폐가 제어되도록 되어 있다. 이와 같이, 압축공기용 제어밸브(6)나 압축공기 제어부는, 내연기관(1)의 시동 시나 에어블로우 시에 연동하여 동작하는 기기로 되어 있다.
또, 내연기관(1)에는, 도시하지 않은 프라이밍펌프가 마련되어 있다. 프라이밍펌프는, 예를 들면 윤활유를 소정 압력까지 승압하기 위하여 이용된다. 이 프라이밍펌프의 기동신호는, 에어블로우 시에 연동하고 있으므로, 후술하는 바와 같이 세정제의 공급 개시 타이밍을 취하는 기기로서 이용할 수 있다.
에어블로우 시에 연동하는 기기인 압축공기용 제어밸브(6)나, 압축공기 제어부, 프라이밍펌프는, 에어블로우 기동신호(7)를 송신하도록 되어 있다. 다만, 도 1에서는, 일례로서, 압축공기용 제어밸브(6)로부터 에어블로우 기동신호(7)가 송신되도록 되어 있다.
과급기 세정장치(11)는, 선박 내의 잡용 공기를 유도하기 위한 공기공급배관(12)과, 공기공급배관(12)의 공기흐름을 제어하는 개폐밸브(9)와, 이 개폐밸브(9)의 동작을 제어하는 제어부(8)와, 공기공급배관(12)의 하류단에 접속된 세정분 호퍼(세정제 저류부)(3)와, 세정분 호퍼(3)의 출구측에 접속된 세정제 공급배관(10)을 구비하고 있다. 세정제 공급배관(10)에는, 저압용 배관이 이용된다. 또, 세정제 공급배관(10)에, 개폐밸브(9)를 마련하는 구성으로 해도 된다.
세정분 호퍼(3)는, 세정제(수산화 마그네슘의 분말체)를 수용 가능하게 된 용기이다. 또한, 수산화 마그네슘 대신에, 수산화 칼슘, 마린 그릿, 활성탄 등을 이용하여도 된다. 수산화 마그네슘의 분말체는, 공기공급배관(12)으로부터 세정분 호퍼(3)에 공급된 공기에 의하여, 혼합 교반되어, 고기이상류(固氣二相流)가 되어 세정분 호퍼(3)의 출구로부터 유출되고, 세정제 공급배관(10)으로 유도된다.
세정제 공급배관(10)은, 상류단(도면에 있어서 좌측)이 세정분 호퍼(3)의 출구측에 접속되어 있고, 하류단이 과급기(2)에 접속되어 있다. 이로써, 수산화 마그네슘의 분말체를 포함하는 공기흐름이 과급기(2)의 터빈의 상류측에 유도되도록 되어 있다.
제어부(8)는, 오프셋용 타이머(8a)와, 홀딩용 타이머(8b)를 구비하고 있다. 오프셋용 타이머(8a) 및 홀딩용 타이머(8b)는, 상술한 에어블로우 기동신호(7)를 받아 동작하도록 되어 있다.
오프셋용 타이머(8a)에는, 압축공기용 제어밸브(6)의 에어블로우 기동신호(7)를 받아 소정의 오프셋 시간이 경과한 후에 개폐밸브(9)를 개방으로 하는 시간이 설정되어 있다. 이 오프셋용 타이머(8a)에 의하여, 제어부(8)에 의하여 과급기 세정장치(11)의 개폐밸브(9)를 개방하는 타이밍이, 압축공기용 제어밸브(6)의 에어블로우 기동신호(7)를 받은 타이밍으로부터 오프셋된다. 이와 같이 오프셋 시간을 설정함으로써, 에어블로우 개시 직후에 과급기(2)의 회전수가 일시적으로 높아지는 타이밍을 회피할 수 있어, 과급기(2)가 저회전으로 운전하는 상태에서 세정제를 확실히 과급기(2)의 터빈에 부착시키도록 되어 있다.
홀딩용 타이머(8b)에는, 에어블로우 기동신호(7)를 받은 타이밍으로부터 오프셋되어 개폐밸브(9)가 개방으로 된 후에, 개폐밸브(9)를 개방 상태로 홀딩하는 시간이 설정되어 있다. 이 홀딩용 타이머(8b)에 의하여 개폐밸브(9)의 개방 상태를 유지한 채 소정의 홀딩 시간이 경과한 후에, 개폐밸브(9)는 폐쇄로 되게 된다. 홀딩용 타이머(8b)에 의하여 개폐밸브(9)가 개방으로 된 후에 소정의 홀딩 시간을 부여함으로써, 개폐밸브(9)가 개방되어 세정제를 공급하는 시간 간격이 결정되므로, 그 과급기(2)에 맞는 적량의 세정제가 분무된다.
다음으로, 상기 구성의 과급기 세정장치를 구비한 과급기(2)가 장착된 내연기관(1)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 내연기관(1)의 시동 시에는, 도시되지 않은 압축공기 제어부로부터의 지령에 따라 압축공기용 제어밸브(6)가 개방으로 되어, 시동용 공기탱크(4) 내에 저류된 압축공기가 압축공기배관(5)을 통하여 내연기관(1)의 연소실로 유도된다. 이로써 내연기관(1)의 시동이 행해져, 착화된 후에 상용 운전까지 회전수가 높아진다. 도 2에는, 과급기(2)의 회전수의 타이밍차트가 나타나 있고, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 과급기(2)는, 시동 시부터 회전수가 상승하여, 상용 운전 시에 고회전으로 운전되도록 되어 있다.
소정의 운전을 종료하여 내연기관(1)이 정지한 직후에는, 연소실 내에 잔존한 배기가스를 배출하기 위한 에어블로우가 행해진다. 도시하지 않은 압축공기 제어부로부터의 지령에 따라 압축공기용 제어밸브(6)가 개방으로 되어, 시동용 공기탱크(4) 내에 저류된 압축공기가 압축공기배관(5)을 통하여 내연기관(1)의 연소실로 유도된다. 이 압축공기에 의하여, 내연기관(1)의 연소실에 잔존한 배기가스가 과급기(2)를 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 과급기(2)의 터빈은, 에어블로우에 의하여 저회전으로 회전한다. 이 때의 회전수는, 예를 들면 200rpm이 된다(통상 운전 시의 회전수는 예를 들면 13000rpm). 이 에어블로우에 연동하여, 압축공기용 제어밸브(6)로부터 에어블로우 기동신호(7)가 발신된다. 압축공기용 제어밸브(6)의 에어블로우 기동신호(7)를 트리거로 하여, 과급기 세정장치(11)가 작동된다.
구체적으로는, 에어블로우 기동신호(7)가 제어부(8)에 보내지면, 오프셋용 타이머(8a)와 홀딩용 타이머(8b)에 의하여, 공기공급배관(12)의 도중에 마련된 개폐밸브(9)의 개폐가 제어된다. 공기공급배관(12)에 마련된 개폐밸브(9)가 개방되면 반송용 공기가 세정분 호퍼(3)로 유도된다.
그리고, 세정분 호퍼(3)로 유도된 반송용 공기에 의하여, 세정분 호퍼(3) 내의 세정분(수산화 마그네슘의 분말체)이 반송용 공기와 함께 세정제 공급배관(10)을 통하여 과급기(2)로 유도된다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 과급기(2)가 고회전으로 운전되는 상용 운전을 종료한 운전 정지 후에, 소정의 시간을 두고, 에어블로우가 개시된다. 이 소정의 시간은, 예를 들면 2분간부터 30분간으로 되어 있다. 제어부(8)에 마련된 오프셋용 타이머(8a)에 의하여 에어블로우 기동신호(7)가 제어부(8)에 수신되는 타이밍으로부터 에어블로우 시의 과급기(2)의 회전수가 낮아지는 개폐밸브(9)를 개방하는 타이밍까지 오프셋되고 있다. 구체적으로, 내연기관 정지 직후, 에어블로우를 개시한 후, 과급기(2)의 회전수가, 예를 들면 200rpm 이하가 되는 소정 시간 경과 후에 세정제를 투입한다. 이 오프셋 시간은, 과급기(2)의 사이즈 등에 따라 상이하기 때문에, 사전에 조정할 수 있도록 되어 있다.
오프셋된 후에는, 제어부(8)에 마련된 홀딩용 타이머(8b)에 의하여 개폐밸브(9)의 개방도가 소정 시간 홀딩된다. 소정 시간(1~10초) 홀딩된 후에, 개폐밸브(9)가 폐쇄로 된다.
과급기(2)의 터빈은, 에어블로우 시에 저회전으로 회전한다. 이와 같이 저회전으로 회전하는 터빈에 대해서, 세정제 공급배관(10)을 통하여 유도된 세정분이 공급된다. 이로써, 적합한 조건으로 세정분을 터빈에 부착시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면 이하의 작용 효과를 나타낸다.
내연기관(1)과 연동하는 기기인 압축공기용 제어밸브(6)의 신호를 트리거로 하여, 제어부(8)가 작동함으로써, 과급기(2)로의 에어블로우의 타이밍을 취할 수 있다. 또, 제어부(8)가 작동하여 공기공급배관(12)에 마련된 개폐밸브(9)를 개폐하는 에어블로우 기동신호(7)가 보내진다. 이로써, 세정제 저류부(3)로 공급되는 반송용 공기는, 과급기(2)의 저회전 시에만 공급된다.
또, 과급기(2)에 회전계가 마련되어 있지 않은 경우이더라도, 과급기(2)가 고회전으로 운전되는 상용 운전을 피할 수 있다. 이로써 과급기(2)의 회전수 검출장치 등이 불필요해지기 때문에, 과급기 세정장치(11)의 구조를, 보다 간편한 구조로 할 수 있다.
내연기관(1)의 에어블로우 시에는, 과급기(2)의 터빈은 낮은 회전수로 회전한다. 이 타이밍에 세정제를 공급하는 것으로 했으므로 과급기(2)의 터빈에 세정제를 적절히 부착시킬 수 있다.
저회전으로 터빈이 회전하고 있으므로, 활성탄 등의 경도가 높은 세정제를 이용한 경우에도, 터빈을 손상시킬 우려가 없다. 이로써 세정제의 종류를 폭넓게 선택할 수 있다.
제어부(8)에 의하여 개폐밸브(9)의 밸브를 개방하는 타이밍이, 에어블로우 기동신호(7)의 부여 타이밍으로부터 오프셋된다. 에어블로우 개시 직후에 과급기(2)의 회전수가 일시적으로 높아지는 타이밍을 회피할 수 있다. 또한, 수동으로의 개폐밸브(9)의 조작이 불필요하게 되어, 자동으로 과급기(2)가 저회전으로 회전하는 상태에서 세정제를 분무할 수 있다. 이로써, 세정제를 확실히 과급기(2)의 터빈에 부착시킬 수 있다. 또, 과급기(2)의 사이즈에 따라 오프셋 시간의 길이가 상이하기 때문에, 미리 설정함으로써, 자동으로 과급기(2)의 회전수에 맞는 타이밍으로 개폐밸브(9)를 개방으로 할 수 있다. 또한, 오프셋 시간은, 육상 운전 시 혹은 해상 공시(公試) 시에 과급기의 실제 회전수와 시간과의 관계를 관찰함으로써 최적의 시간이 설정된다. 또, 취항한 후에 기기가 추가되어도, 수동으로 회전수와 시간의 관계를 설정함으로써 실시가 가능해진다.
또, 제어부(8)에 의하여 개폐밸브(9)의 개방도의 홀딩이 행해진다. 이로써, 과급기(2)에 적합한 양의 세정제를 공급할 수 있다. 또, 과급기(2)의 사이즈에 따라 홀딩하는 시간이 상이하기 때문에, 미리 기본이 되는 홀딩 시간을 설정하고, 더욱 바람직하게는 미세조정 설정을 가능하게 해둠으로써, 자동으로 과급기(2)의 사이즈에 최적인 홀딩 시간으로 할 수 있다. 다만, 과급기(2)의 사이즈가 커지면, 그 만큼 세정제의 양을 증가시키게 되기 때문에 홀딩 시간은 길어지지만, 예를 들면 기본 홀딩 시간을 5초로 하고, 첫회 동작 시, 세정 후의 탱크를 직접 관찰하여, 부식이 잔존하고 있던 경우는 홀딩 시간을 길게 조정함으로써 최적의 시간이 설정된다. 단, 세정제를 공급하는 시간은, 과급기 터빈에 대한 보전을 고려하여, 홀딩 시간의 상한을 예를 들면 10초까지로 미리 설정 범위로 설정되어 있어도 된다.
세정제 공급배관(10)에는, 선박 내에서 이용되고 있는 잡용 공기를 세정제의 반송용 공기로 하고 있기 때문에, 저압용 배관이 이용되고 있다. 이로써, 고압용 배관의 복잡한 공사가 불필요해져, 배관의 개조 공사를 용이하게 행할 수 있다.
또, 개폐밸브(9)를 세정제 공급배관(10)에 마련하는 구성으로 해도 된다. 이로써, 개폐밸브(9)를 설치하는 개소를 폭넓은 범위로부터 선택할 수 있다.
또, 내연기관(1)의 에어블로우에 연동하는 기기로서는, 압축공기용 제어밸브(6) 대신에 상술한 프라이밍펌프 또는 기동 에어의 스위치를 이용하여도 된다.
1 내연기관
2 과급기
3 세정분 호퍼(세정제 저류부)
4 시동용 공기탱크
5 압축공기배관
6 압축공기용 제어밸브
7 에어블로우 기동신호
8 제어부
8a 오프셋용 타이머
8b 홀딩용 타이머
9 개폐밸브
10 세정제 공급배관
11 과급기 세정장치
12 공기공급배관
2 과급기
3 세정분 호퍼(세정제 저류부)
4 시동용 공기탱크
5 압축공기배관
6 압축공기용 제어밸브
7 에어블로우 기동신호
8 제어부
8a 오프셋용 타이머
8b 홀딩용 타이머
9 개폐밸브
10 세정제 공급배관
11 과급기 세정장치
12 공기공급배관
Claims (10)
- 내연기관으로부터 유도된 배기가스에 의하여 구동되는 과급기의 세정을 위한 세정제가 저류된 세정제 저류부와,
반송용 공기를 상기 세정제 저류부로 유도하도록 구성되는 공기공급배관과,
상기 공기공급배관에 마련된 개폐밸브와,
상기 세정제 저류부에 저류된 상기 세정제를 상기 반송용 공기와 함께 상기 세정제 저류부로부터 상기 과급기로 유도하도록 구성되는 세정제 공급배관과,
상기 개폐밸브의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부
를 구비한 과급기 세정장치로서,
상기 제어부는, 상기 내연기관 및 상기 과급기의 정지 후에 소정의 시간을 두고, 압축공기배관을 통하여 유도된 압축공기에 의해 잔존한 배기가스를 배출하는 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후에, 상기 개폐밸브를 개방으로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과급기 세정장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방으로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과급기 세정장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 개폐밸브가 개방으로 되고 소정의 홀딩 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 폐쇄로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과급기 세정장치. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 과급기 세정장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 과급기.
- 청구항 4에 기재된 과급기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
- 내연기관으로부터 유도된 배기가스에 의하여 구동되는 과급기의 세정을 위한 세정제가 저류된 세정제 저류부와,
반송용 공기를 상기 세정제 저류부로 유도하는 공기공급배관과,
상기 공기공급배관에 마련된 개폐밸브와,
상기 세정제 저류부에 저류된 상기 세정제를 상기 반송용 공기와 함께 상기 세정제 저류부로부터 상기 과급기로 유도하는 세정제 공급배관과,
상기 개폐밸브의 동작을 제어하는 제어부
를 구비한 과급기 세정장치를 이용한 과급기의 세정방법으로서,
상기 과급기의 세정방법은,
상기 제어부가, 상기 내연기관 및 상기 과급기의 정지 후에 소정의 시간을 두고, 압축공기배관을 통하여 유도된 압축공기에 의해 잔존한 배기가스를 배출하는 에어블로우 시에 연동하는 기기의 동작신호를 받은 후에, 상기 개폐밸브를 개방으로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 과급기의 세정방법. - 청구항 6에 있어서,
내연기관에 잔존하는 배기가스를 배출하기 위하여 에어블로우를 행하는 공정과,
상기 에어블로우를 행하는 공정 후에, 과급기 세정장치로부터 과급기에 세정제를 공급하는 공정과,
에어블로우와 연동하여 상기 과급기 세정장치에 동작신호를 보내는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 과급기의 세정방법. - 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 제어부가, 에어 블로우 제어 기기의 동작신호를 받고 소정의 오프셋 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방으로 하는 것을 특징으로 하는 과급기의 세정방법. - 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 제어부가, 상기 개폐밸브가 개방으로 되고 소정의 홀딩 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 폐쇄로 하는 것을 특징으로 하는 과급기의 세정방법. - 삭제
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