KR102227663B1 - 냉각수히터 및 이를 이용한 비상발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 냉각수가 유입될 수 있는 제1 유입구 및 제2 유입구가 형성된 냉각수유입구; 냉각수가 유출될 수 있는 제1 유출구 및 제2 유출구가 형성된 냉각수유출구; 제1 유입구 및 제1 유출구에 연결되고, 제1 내부공간에 제1 냉각수를 가열할 수 있는 제1 히터가 배치된 제1 히팅부; 제2 유입구 및 제2 유출구에 연결되고, 제2 내부공간에 제2 냉각수를 가열할 수 있는 제2 히터가 배치되며, 제1 히팅부에 대칭되도록 연결된 제2 히팅부; 제1 히팅부 및 제2 히팅부 사이에 배치되고, 제1 내부공간 및 제2 내부공간 사이에 왕복운동 가능하게 배치된 왕복부를 포함하고, 제1 히터가 가열되면 제1 내부공간의 팽창압력에 의해 왕복부가 제2 내부공간 방향으로 이동하면서 제2 내부공간을 가압하여 제2 냉각수가 제2 유출구를 통해 외부로 유출되고, 제2 히터가 가열되면 제2 내부공간의 팽창압력에 의해 왕복부가 제1 내부공간 방향으로 이동하면서 제1 내부공간을 가압하여 제1 냉각수가 제1 유출구를 통해 외부로 유출되며, 제1 히터 및 제2 히터가 교번하여 작동함에 따라 왕복부가 왕복이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수히터 및 이를 이용한 비상발전기{COOLING WATER HEATER AND EMERGENCY GENERATOR THEREOF}

펌프를 사용하지 않고 히터를 가열시킨 동력에 의해 작동함에 따라 절전효과가 있는 냉각수히터 및 이를 이용한 비상발전기에 관한 것이다.

비상발전기란, 위급상황이나 천재지변 등 예기치 못한 상황에서 상용전원의 공급이 중단되어 정전이 된 경우, 대체 전력을 건물이나 선박 등에 공급하기 위한 비상전원이다. 특히 건축물의 경우, 태풍 등 자연재해나 전력설비 고장에 대한 정전이나, 건축물 내부의 변압기나 차단기 등의 고장이나 단락사고, 전원의 과부화, 화재 등 다양한 노인에 의한 단전이 일어날 가능성이 있기 때문에, 이러한 비상발전기를 필수적으로 구비되어야 한다.

상기 비상발전기는 크게 디젤발전기, 가스터빈 발전기, 스팀터빈 발전기 등 다양한 종류가 있으나, 일반적으로 디젤발전기가 많이 사용된다. 디젤발전기란 디젤엔진을 활용한 비상발전기로, 비상발전기의 필요성에 적합하도록 정전 시 신속한 전원투입이 가능하고, 전원 공급이 용이하며, 유지관리 비용이 저렴한 장점이 있다.

종래의 디젤발전기는 디젤을 공급받아 엔진부가 작동하면, 작동된 에너지를 발전부가 전기에너지로 변환시킴으로써, 비상시에 디젤을 활용하여 전기를 생성하는 장치이다. 전기를 생성하는 과정에서 엔진의 열을 식히기 위해, 엔진부가 작동하는 과정에서 냉각수가 냉각수유로, 냉각수히터를 통해 엔진을 감싸는 블록부 및 라디에이터를 순환할 수 있다. 냉각수가 블록부를 순환하면서 엔진부와 열교환을 하고, 이를 통해 엔진부가 작동하는 과정에서 생성되는 엔진열을 식히는 역할을 할 수 있다.

기존 디젤발전기의 경우, 동절기에는 디젤엔진이 저온상태로 유지되면서 동파되거나 시동이 걸리지 않는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 디젤발전기에는 디젤엔진을 녹이기 위해 냉각수를 가열시키는 수단이 있는데 이것이 냉각수히터이다. 상기 냉각수히터는 동절기에 냉각수의 온도를 38도 내지 50도로 유지시킴으로써, 디젤엔진이 정상적으로 동작할 수 있도록 디젤엔진의 온도를 지속적으로 유지시키는 역할을 한다.

상기와 같은 냉각수히터는 냉각수를 가열시키고 유동시키는 방식에 따라 대류방식의 냉각수히터와 강제순환방식의 냉각수히터의 2가지 종류가 대표적으로 사용된다.대류방식의 냉각수히터는 내부의 히터코일이 작동하면서 냉각수가 가열되어 끓게 되고, 대류현상에 의해 냉각수가 자연적으로 상기 냉각수유로 및 블록부를 순환하면서 상기 엔진부의 동파를 방지하는 방식이다. 이러한 대류방식의 냉각수히터는 냉각수 가열에 의해 순환을 하다보니, 순환속도가 늦고 이에 따라 내부에 카본슬러지와 같이 가열과정에서 형성된 퇴적물이 쌓이는 문제가 있다.

이러한 퇴적물에 의해 냉각수히터 내부의 유로가 막혀 냉각수히터의 손상을 초래하고 이에 따라 비상발전기의 작동이 불가능해지게 되는 문제가 있다. 이는 비상발전기의 설치 및 사용 목적과 완전히 반하게 되는 문제가 있을 뿐 아니라, 추후 유지보수비용이 늘어남에 따라 시간적, 경제적 손해를 초래할 수 있다.

또 다른 종류인 강제순환방식의 냉각수히터는 기존 대류방식의 냉각수히터에 순환펌프를 연결하여, 냉각수히터가 작동하는 경우 순환펌프를 동시에 작동시킴에 따라, 가열된 냉각수를 강제로 순환시킴으로써 상기 엔진부의 동파를 방지하는 방식이다. 강제순환방식의 냉각수히터는 내부 냉각수의 순환속도가 빠르기 때문에 대류방식과 같이 퇴적물이 쌓이지 않는 장점이 있다.

다만, 순환펌프라는 구성을 기존 구성에서 추가적으로 연결함에 따라, 순환펌프를 주기적으로 점검해야하는 문제가 있을 뿐 아니라, 순환펌프가 노후되는 경우 누수현상이 발생하여 이를 교체함에 따라 비용적인 손해가 발생하는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 순환펌프와 같이 냉각수히터 외의 구성을 사용하지 않고도 가열된 냉각수의 순환속도를 빠르게 유지시킬 수 있는 냉각수히터 및 이를 활용한 비상발전기를 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수히터는, 냉각수가 유입될 수 있는 제1 유입구 및 제2 유입구가 형성된 냉각수유입구; 냉각수가 유출될 수 있는 제1 유출구 및 제2 유출구가 형성된 냉각수유출구; 상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구에 연결되고, 제1 내부공간에 제1 냉각수를 가열할 수 있는 제1 히터가 배치된 제1 히팅부; 상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구에 연결되고, 제2 내부공간에 제2 냉각수를 가열할 수 있는 제2 히터가 배치되며, 상기 제1 히팅부에 대칭되도록 연결된 제2 히팅부; 상기 제1 히팅부 및 상기 제2 히팅부 사이에 배치되고, 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간 사이에 왕복운동 가능하게 배치된 왕복부를 포함하고, 상기 제1 히터가 가열되면 상기 제1 내부공간의 팽창압력에 의해 상기 왕복부가 상기 제2 내부공간 방향으로 이동하면서 상기 제2 내부공간을 가압하여 상기 제2 냉각수가 상기 제2 유출구를 통해 외부로 유출되고, 상기 제2 히터가 가열되면 상기 제2 내부공간의 팽창압력에 의해 상기 왕복부가 상기 제1 내부공간 방향으로 이동하면서 상기 제1 내부공간을 가압하여 상기 제1 냉각수가 상기 제1 유출구를 통해 외부로 유출되며, 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터가 교번하여 작동함에 따라 상기 왕복부가 왕복이동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내부공간은, 상기 제1 히터가 배치되고 상기 제1 유출구와 연결된 제1 가열공간; 제1 구획부에 의해 제1 가열공간과 구획되고, 상기 제1 유입구와 연결되어 상기 제1 냉각수가 선택적으로 유입되는 제1 유입공간; 및 상기 제1 가열공간과 상기 제1 유입공간을 연통하는 제1 연통구를 포함하고, 상기 제1 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 개방하고, 상기 제2 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 폐쇄한다.

또한, 상기 제2 내부공간은, 상기 제2 히터가 배치되고 상기 제2 유출구와 연결된 제2 가열공간; 제2 구획부에 의해 제2 가열공간과 구획되고, 상기 제2 유입구와 연결되어 상기 제2 냉각수가 선택적으로 유입되는 제2 유입공간; 및 상기 제2 가열공간과 상기 제2 유입공간을 연통하는 제2 연통구를 포함하며, 상기 제2 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 개방하고, 상기 제1 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 폐쇄하며, 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터를 교번하여 작동함에 따라, 상기 왕복부가 상기 제1 연통구 및 상기 제2 연통구를 선택적으로 개폐할 수 있다.

또한, 상기 제1 구획부에 돌출 배치되어 상기 왕복부가 설정길이만큼 일측으로 이동하면 상기 왕복부에 접촉하여 상기 왕복부의 이동을 제한하는 제1 걸림부를 더 포함하고, 상기 왕복부는, 상기 제2 히터가 가열되면 설정길이만큼 일측으로 이동하다가 상기 제1 걸림부에 걸림 접촉되어 움직임이 제한되면서 상기 제1 연통구를 폐쇄하고 상기 제2 연통구를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 구획부에 돌출 배치되어 상기 왕복부가 설정길이만큼 타측으로 이동하면 상기 왕복부에 접촉하여 상기 왕복부의 이동을 제한하는 제2 걸림부를 더 포함하고, 상기 왕복부는, 상기 제1 히터가 가열되면 설정길이만큼 타측으로 이동하다가 상기 제2 걸림부에 걸림 접촉되어 움직임이 제한되면서 상기 제1 연통구를 개방하고 상기 제2 연통구를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 유입구를 선택적으로 개폐하는 제1 입구밸브; 및 상기 제2 유입구를 선택적으로 개폐하는 제2 입구밸브를 더 포함하고, 상기 제1 히터가 가열되어 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 폐쇄하면, 상기 제2 유입공간의 압력이 상기 냉각수유입구의 압력보다 낮아지면서 제2 입구밸브가 제2 유입구를 개방하고, 상기 제2 히터가 가열되어 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 폐쇄하면, 상기 제1 유입공간의 압력이 상기 냉각수유입구의 압력보다 낮아지면서 제1 입구밸브가 제1 유입구를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 유출구를 선택적으로 개폐하는 제1 출구밸브; 상기 제2 유출구를 선택적으로 개폐하는 제2 출구밸브; 및 상기 제1 출구밸브 및 상기 제2 출구밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 히터가 가열되면 상기 제2 출구밸브를 제어하여 상기 제2 유출구를 개방하고, 상기 제2 히터가 가열되면 상기 제1 출구밸브를 제어하여 상기 제1 유출구를 개방하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수히터를 활용한 비상발전기는, 발전을 위한 동력을 제공하는 엔진부; 상기 엔진부에 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 엔진부가 작동하여 생성하는 동작에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 발전부; 상기 엔진부의 주위를 감싸고 내부에 냉각수유로가 형성된 엔진블록부; 상기 냉각수유로를 통과한 냉각수와 열교환하는 라디에이터; 및 상기 라디에이터에서 열교환된 냉각수를 설정온도로 유지하고, 상기 엔진블록부로 유입하는 동력을 제공하는 냉각수히터를 포함하고, 상기 냉각수히터는, 냉각수가 유입될 수 있는 제1 유입구 및 제2 유입구가 형성된 냉각수유입구; 냉각수가 유출될 수 있는 제1 유출구 및 제2 유출구가 형성된 냉각수유출구; 상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구에 연결되고, 제1 내부공간에 제1 냉각수를 가열할 수 있는 제1 히터가 배치된 제1 히팅부; 상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구에 연결되고, 제2 내부공간에 제2 냉각수를 가열할 수 있는 제2 히터가 배치되며, 상기 제1 히팅부에 대칭되도록 연결된 제2 히팅부; 및 상기 제1 히팅부 및 상기 제2 히팅부 사이에 배치되고, 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간 사이에 왕복운동 가능하게 배치된 왕복부를 포함하고, 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터가 교번하여 작동함에 따라, 상기 왕복부가 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간의 팽창압력에 의해 왕복이동하면서 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간의 냉각수를 선택적으로 외부로 유출시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수히터 및 이를 활용한 냉각수 히터에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

우선 기존의 펌프를 활용하지 않는 냉각수히터에 비해서 퇴적물이 쌓이지 않기 때문에 유지보수가 간편하고 비상발전기 자체의 내구성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 펌프를 활용하는 냉각수 히터에 비해서 냉각수 유동효율은 큰 차이가 없음에도 불구하고 펌프를 사용하지 않기 때문에, 별도의 펌프를 설치하거나 유지 및 보수해야하는 비용과 시간이 절약됨과 동시에 비상발전기 자체의 구성도 심플해지는 효과가 있다.

또한, 별도의 전기적 펌프 장치를 추가하지 않고 내부의 구조(예를 들어, 내부공간을 연통구가 형성된 구획부에 의해 유입공간과 가열공간으로 나누거나, 돌기 형태의 걸림부를 형성한 점)를 단순히 변경하였기 때문에, 제품 제작비용이 기존의 비용에 비해 절감되고 생산성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 내부의 압력차이를 이용하여 냉각수를 유동시키기 때문에 펌프의 전기적 제어에 따른 고장이나 유지보수가 필요없고, 수리가 간편해짐에 따라 유지비가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상발전기의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수히터의 구조와 1단계 동작을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 냉각수히터의 2단계 동작을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 냉각수히터의 3단계 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 냉각수히터의 4단계 동작을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 냉각수히터의 5단계 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 냉각수히터의 6단계 동작을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구조나 방법에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예는 순환펌프의 구성을 사용하지 않고도 냉각수의 순환속도를 빠르게 할 수 있는 냉각수히터(200) 및 이를 활용한 비상발전기(100)에 관한 것으로, 이하에서는 이러한 냉각수히터(200)를 간략하게 “냉각수히터(200)”로, 비상발전기(100)를 “비상발전기(100)”로 호칭하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각수히터(200)는, 주로 건물이나 구조물이 비상시에 전력을 활용하기 위한 비상발전기(100)에 사용되는 냉각수히터(200)를 기준으로 설명한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 자동차용 디젤발전기나 그 외에 다양한 분야에서 활용되는 발전기에 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 또한, 아래 실시예에서는 비상발전기(100)의 발전방식에 대해 연료를 디젤을 활용한 방식을 기준으로 설명하나 이에 한정되지 않고, 연료가 가스이거나 가솔린 등 다른 기름인 경우에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 도 1 내지 도 7을 기준으로, 좌측방향을 일측으로, 우측방향을 타측으로, 상측방향 및 하측방향은 각각 상측 및 하측으로 정의한다. 이는 발명의 설명을 위해 단어적 의미만 결정한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상발전기(100)의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수히터(200)의 구조와 제1 단계의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상발전기(100)는 연료를 활용하여 열 또는 연료에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 장치이다. 상세히, 비상발전기(100)는, 발전을 위한 동력을 제공하는 엔진부(110)와, 연료가 저장되어 엔진부(110)에 연료를 공급하는 연료공급부(120)와, 엔진부(110)가 소모한 연료를 통해 발생하는 가스를 외부로 배출하는 가스배출부(130), 엔진부(110)가 작동하여 생성하는 동작에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 발전부(140)와, 전체 구조가 건물이나 구조물에 단단하게 고정될 수 있도록 지면에 밀착된 지지부(150)를 포함할 수 있다.

이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상발전기(100)는 연료공급부(120)로부터 연료를 공급받아 엔진이 작동하여 동작에너지를 생성하면, 발전부(140)가 동작에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기가 필요한 곳에 공급하고, 이로 인해 발생한 가스는 가스배출부(130)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비상발전기(100)는 엔진부(110)의 주위를 감싸는 엔진블록부(160), 엔진블록부(160)를 통해 엔진부(110)와 열교환하여 온도가 높아진 냉각수의 열에너지를 흡수하여 냉각수의 온도를 낮추는 라디에이터(170), 라디에이터(170)와 열교환된 냉각수를 엔진블록부(160)로 유입하기 위해, 냉각수를 순환시킬 수 있고, 동시에 비상발전기(100) 동작 전에 냉각수를 일정온도로 가열시킬 수 있는 냉각수히터(200)를 더 포함할 수 있다.

또한, 비상발전기(100)는 라디에이터(170)와 냉각수히터(200) 사이에 배치되어, 라디에이터(170)에서 냉각된 냉각수 일부가 냉각수히터(200)로 흐를 수 있도록 하기 위한 제1 유로(171), 냉각수히터(200)와 엔진블록부(160) 사이에 배치되어, 냉각수히터(200)에서 가열된 냉각수가 엔진블록부(160)로 흐를 수 있도록 하기 위한 제2 유로(172), 엔진블록부(160)와 라디에이터(170) 사이에 배치되어, 엔진블록부(160)를 통해 엔진부(110)와 열교환된 냉각수가 라디에이터(170)로 흐를 수 있도록 하기 위한 제3 유로(173), 라디에이터(170)와 엔진블록부(160) 사이에 배치되어 라디에이터(170)를 통해 열교환된 냉각수가 엔진블록부(160)로 흐를 수 있도록 하기 위한 제4 유로(174)를 더 포함할 수 있다.

연료공급부(120)는 엔진부(110)가 동작하기 위한 열원이 되는 연료를 엔진부(110)로 공급할 수 있는 수단이다. 상세히, 연료공급부(120)는 연료가 수용된 연료저장고와 연결되어 비상발전기(100)가 동작하는 경우, 엔진부(110)로 연료가 주입될 수 있도록 연료저장고로부터 연료를 이동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 연료가 디젤인 것을 예로 설명하나, 연료는 디젤 외에도 가솔린이나 가스일 수 있다.

엔진부(110)는 연료에 의해 운동에너지를 생성할 수 있는 내연기관이다. 상세히, 엔진부(110)는 다수의 실린더 및 피스톤을 포함할 수 있다. 연료공급부(120)로부터 디젤을 공급받는 경우, 다수의 실린더가 작동하여 내부에 공기를 흡입 및 압축함으로써 내부환경을 고온 및 고압상태로 유지시키고, 이 상태에서 연료공급부(120)로부터 공급받은 디젤을 분사하여 발화시킴으로써 다 수의 피스톤이 작동하여 운동에너지, 즉 동작에너지가 발생할 수 있다.

발전부(140)는 엔진부(110)로부터 발생된 동작에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 수단이다. 발전부(140)는 상용적으로 사용되는 발전기가 사용될 수 있고, 주로 직류발전기가 사용되나, 사용 행태에 따라 직류발전기 및 교류발전기가 모두 사용될 수 있다.

가스배출부(130)는 엔진부(110)와 연통되고 외부로 연결되며, 엔진부(110)의 동작에 의해 발생되는 연료배출가스를 외부로 배출시킬 수 있는 수단이다. 상세히, 가스배출부(130)는 엔진부(110)가 디젤을 소모하여 운동에너지를 발생시키는 과정에서 발생하는 질소산화물, 입자상 물질(PM : Particulate Matter), 일산화탄소 등의 배기가스를 외부로 배출시킬 수 있다. 가스배출부(130)는 생성되는 배기가스에서 유해물질을 저감시키기 위한 가스 저감장치가 연결될 수 있다.

지지부(150)는 비상발전기(100)를 지면 또는 바닥으로부터 효율적으로 지지하는 수단이다. 상세히, 지지부(150)는 비상발전기(100)가 안착되는 베이스 및 베이스와 지면 또는 바닥 사이에 배치된 다수의 탄성부를 포함할 수 있다. 다수의 탄성부에 의해 비상발전기(100)가 작동하거나 지진 등 진동에너지가 발생하는 경우에도 비상발전기(100)가 건물 또는 구조물에 안정적으로 안착될 수 있는 효과가 있다.

엔진블록부(160)는 엔진부(110)를 감쌀 수 있는 수단이다. 상세히, 엔진블록부(160)는 엔진부(110)를 감쌈과 동시에 내부에 지그재그 형태로 굴곡진 열교환 유로가 형성될 수 있다. 엔진블록부(160)가 엔진부(110)를 감싸고 있기 때문에, 냉각수가 열교환 유로 내부를 지나가면서 엔진부(110)와의 열교환을 통해 엔진부(110)에서 발생되는 열을 흡수할 수 있다. 엔진블록부(160)는 엔진부(110)에서 발생하는 열에 손상되지 않는 내열재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 내열재질은 주철이나 알루미늄-실리콘 합금 등을 포함할 수 있다.

라디에이터(170)는 엔진블록부(160)를 거쳐 열교환을 통해 가열된 냉각수를 냉각시키는 수단이다. 상세히, 라디에이터(170)는 엔진블록부(160)를 통과한 고온상태의 냉각수를 대기와 접촉시킴으로써 냉각할 수 있고, 냉각을 위한 냉각팬이나 공기조화장치가 연결될 수 있다. 또한, 고온의 냉각수가 대기와 접촉하기 위한 면적을 넓히기 위해 내부에 냉각수가 흐를 수 있는 냉각유로가 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.

냉각수히터(200)는 라디에이터(170)로부터 냉각된 냉각수의 일부를 가열하여 순환시킬 수 있는 수단이다. 상세히, 라디에이터(170)로부터 냉각된 냉각수는 대부분 제4 유로(174)를 통해 엔진블록부(160)로 순환하도록 이동되나, 일부의 냉각수는 제1 유로(171)를 통해 냉각수히터(200)로 유입될 수 있고, 추후 비상발전기(100)가 구동되기 전 비상발전기(100)에 가열된 상태로 공급될 수 있다.

더욱 상세히, 냉각수히터(200)는 비상발전기(100)가 구동하는 경우, 내부에 유입된 냉각수를 가열하여 엔진블록부(160)로 이동시키면서 냉각수를 순환시킴으로써, 비상발전기(100) 내부에 얼어있는 냉각수나 엔진부(110) 등을 가열시킬 수 있다. 이를 통해 동절기에 엔진부(110) 등이 동파되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

아래에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수히터(200)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

냉각수히터(200)는, 제1 유로(171)와 연결되어 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(210), 냉각수유입구(210)를 통해 유입된 냉각수가 선택적으로 유입되어 가열될 수 있는 제1 히팅부(230), 제1 히팅부(230)에 대칭되게, 상세하게는 측방으로 대칭되도록 연결되어 배치될 수 있고 냉각수유입구(210)를 통해 유입된 냉각수가 선택적으로 유입되어 가열될 수 있는 제2 히팅부(240), 제1 히팅부(230)와 제2 히팅부(240) 사이에 배치되어 제1 히팅부(230)와 제2 히팅부(240) 상호 연결공간을 밀폐하는 밀폐부(250)와, 밀폐부(250)를 관통하도록 형성되어 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240) 사이를 왕복운동할 수 있는 왕복부(260)와, 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)에서 유출되는 냉각수를 제2 유로(172)로 유출하는 냉각수유출구(220), 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240) 사이에 배치되어 양 구성을 분리하고, 왕복부(260)가 관통하는 밀폐부(250) 및 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

냉각수유입구(210)는 라디에이터(170)로부터 일부 유입되어 제1 유로(171)로 유동하는 냉각수가 냉각수히터(210)로 유입될 수 있는 수단이다. 상세히, 냉각수유입구(210)는 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부의 입구 측에 연결될 수 있고, 냉각수히터(200)가 동작하는 경우, 제1 유로(171)를 통과한 냉각수는 냉각수유입구(210)를 통해 제1 히팅부(230) 또는 제2 히팅부(240)에 선택적으로 유입될 수 있다. 이 경우, 냉각수가 제1 히팅부(230)로 유입되는 유입구를 제1 유입구(211), 제2 히팅부(240)로 유입되는 유입구를 제2 유입구(212)로 정의한다.

냉각수유출구(220)는 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)에 의해 가열된 냉각수가 제2 유로(172)로 유출될 수 있는 수단이다. 상세히, 냉각수유출구(220)는 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)의 출구 측에 연결될 수 있고, 냉각수히터(200)가 동작하는 경우, 냉각수유출구(220)를 통해 제1 히팅부(230) 또는 제2 히팅부로(240)부터 제2 유로(172)로 가열된 냉각수가 선택적으로 유출될 수 있다. 이 경우, 냉각수가 제1 히팅부(230)로부터 유출되는 유출구를 제1 유출구(221), 제2 히팅부로부터 유출되는 유출구를 제2 유출구(222)로 정의한다.

제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)는 냉각수유입구(210), 즉, 제1 유입구(211) 및 제2 유입구(212)를 통해 각각 유입된 제1 냉각수 및 제2 냉각수를 가열하여 냉각수유출구(220)로 유출시킬 수 있다. 상세히, 제1 히팅부(230)와 제2 히팅부(240)는 서로 교번하여 유입된 냉각수를 가열시키고 냉각수유출구(220)로 유출시킬 수 있다.

제1 히팅부(230)와 제2 히팅부(240)는 서로 측방으로 대향되도록 배치된 것을 제외한 나머지 구성은 모두 동일할 수 있다. 아래에서는 우선 제1 히팅부(230)의 구성에 대해서 설명한다. 제1 히팅부(230)는 제1 입구밸브(231), 제1 유입공간(232), 제1 걸림부(233), 제1 히터(234), 제1 가열공간(235) 및 제1 출구밸브(236)를 포함할 수 있다.

제1 입구밸브(231)는 냉각수유입구(210)와 연결되어 냉각수가 선택적으로 제1 히팅부(230)로 유입되도록 제1 히팅부(230)의 입구를 개폐할 수 있는 수단이다. 상세하게 설명하면, 제1 입구밸브(231)는, 제1 유입구(211)를 통해 냉각수가 유입되는 제1 입구(231a), 제1 입구(231a)의 직경보다 큰 직경의 구형상으로 형성되어 제1 입구(231a)를 개폐하는 제1 개폐부(231b) 및 제1 개폐부(231b)와 연결되어 제1 개폐부(231b)에 탄성을 제공함으로써, 제1 개폐부(231b)를 상하로 왕복 이동시킬 수 있는 제1 밸브탄성체(231c)를 포함할 수 있다.

제1 입구(231a)는 냉각수유입구(210)의 제1 유입구(211)로부터 냉각수가 선택적으로 유입되는 입구로, 냉각수가 유동하는 방향으로 직경이 점점 넓어지도록 형성될 수 있다.

제1 개폐부(231b)는 구 형상일 수 있고, 상세히 지름이 제1 입구(231a)의 직경 중 가장 작은 직경보다는 큰 지름을 가진 구 형상일 수 있다. 이 경우, 제1 개폐부(231b)가 제1 입구(231a)에 안정적으로 안착될 수 있고, 제1 개폐부(231b)가 제1 입구(231a)의 구멍을 선택적으로 밀폐함으로써 제1 입구(231a)를 통해 유입되는 냉각수의 흐름을 조절할 수 있다.

제1 밸브탄성체(231c)는 제1 개폐부(231b)에 연결되어 선택적으로 제1 개폐부(231b)를 이동시킴으로써 제1 입구(231a)의 밀폐여부를 제어할 수 있다. 상세히, 제1 밸브탄성체(231c)는 탄성재질, 예를 들어 스프링을 포함할 수 있고, 이 경우 일단은 내부 유로에, 타단은 제1 개폐부(231b)에 연결되어, 선택적으로 제1 개폐부(231b)를 상하로 이동시킬 수 있다.

또한, 제1 밸브탄성체(231c)는 기본적으로는 제1 입구(231a)를 제1 개폐부(231b)가 폐쇄상태로 유지되도록 할 수 있고, 제1 유입공간(232) 내부의 압력값이 제1 입구(231a)측 공간의 압력값보다 낮아지는 경우, 제1 개폐부(231b)를 상부로 이동시켜 제1 입구(231a)를 개방할 수 있다. 제1 입구밸브(231)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다.

제1 유입공간(232)은 제1 입구밸브(231)의 제1 개폐부(231b)가 제1 입구(231a)를 개방하는 경우, 냉각수유입구(210)를 통해 냉각수가 유입되는 공간이다. 상세히, 제1 유입공간(232)은 왕복부(260)의 이동방향에 따라 공간이 확장되거나 축소될 수 있다.

더욱 상세히, 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 이동하는 경우에는 제1 유입공간(232)이 축소될 수 있고, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하는 경우에는 제1 유입공간(232)이 확대될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

또한, 제1 유입공간(232)은 왕복부(260)의 이동방향에 따라 제1 가열공간(235)과 연통되거나 분리될 수 있다. 상세히, 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 이동한 경우에는 제1 유입공간(232)이 제1 가열공간(235)과 연통될 수 있고, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동한 경우에는 제1 유입공간(232)이 제1 가열공간(235)과 분리될 수 있다. 이 경우, 제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)이 선택적으로 연통될 수 있는 개구를 제1 연통구로 정의한다.

제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)이 분리된 상태, 즉 제1 연통구가 폐쇄된 상태에서 제1 유입공간(232)이 축소되는 경우(예를 들어, 왕복부(260)가 제1 걸림부(233)에 걸린 상태에서 제2 히팅부(240) 방향으로 초기에 이동하는 경우), 제1 유입공간(232)의 압력값은 제1 입구(231a) 측 공간의 압력값보다 높아질 수 있고, 압력차이에 의해 제1 밸브탄성체(231c)는 제1 개폐부(231b)가 제1 입구(231a)를 밀폐하도록 유지될 수 있다.

반대로, 제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)이 연통하거나, 제1 유입공간(232)이 확대되는 경우, 제1 유입공간(232)의 압력값은 제1 입구(231a) 측 공간의 압력값보다 낮아질 수 있고, 압력차이에 의해 제1 밸브탄성체(231c)는 제1 개폐부(231b)를 제1 입구(231a) 상측으로 이동시키면서, 제1 입구(231a)를 개방시킬 수 있다.

제1 걸림부(233)는 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 설정된 길이만큼 이동한 경우 왕복부(260)의 움직임을 제한할 수 있는 수단이다. 상세히, 제1 걸림부(233)는 제1 가열공간(235)의 바닥면에서 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.

왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하다가 제1 걸림부(233)에 접촉하여 움직임이 제한되는 경우, 왕복부(260)는 제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)을 분리한 상태로 유지시킬 수 있고, 이 경우 제1 유입공간(232)의 공간을 최대로 확장된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하는 단계에서 제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)이 분리될 수 있고, 이 상태에서 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 더 이동하면 제1 유입공간(232)이 확장되면서 제1 유입공간(232)의 압력값이 제1 입구(231a) 측 압력값보다 낮아질 수 있도록, 제1 걸림부(233)는 제1 유입공간(232)과 제1 가열공간(235)이 연통되는 구성으로부터 일측으로 일정간격 이격되도록 배치될 수 있다.

제1 히터(234)는 제1 가열공간(235)에 유입된 냉각수를 가열하는 수단이다. 상세히, 제1 히터(234)는 제1 가열공간(235)의 냉각수를 가열하기 위한 코일 또는 열원을 포함할 수 있다. 또한, 제1 히터(234)는 제어부(미도시)에 의해 온/오프 동작이 제어될 수 있다. 제어부(미도시)가 제1 히터(234)를 제어하는 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

제1 가열공간(235)은 제1 히터(234)가 배치되어 냉각수가 가열될 수 있는 공간이다. 상세히, 제1 가열공간(235)은 왕복부(260)의 이동에 의해 제1 유입공간(232)과 연통되는 경우, 제1 유입공간(232)으로부터 냉각수가 유입될 수 있고, 반대로, 왕복부(260)의 이동에 의해 제1 유입공간(232)과 분리되는 경우, 내부의 냉각수가 가열될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

또한, 제1 가열공간(235)은 제1 히터(234)에 의해 냉각수가 가열되는 경우, 열에너지에 의해 부피가 팽창될 수 있고, 이 경우 기압에 의해 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하여 제1 걸림부(233)에 의해 이동이 제한되는 경우 제1 가열공간(235)은 최소부피를 가질 수 있고, 반대로 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 이동하여 후술할 제2 히팅부의 제2 걸림부(243)에 의해 이동이 제한되는 경우 제1 가열공간(235)은 최대부피를 가질 수 있다.

제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)을 통합하여 제1 내부공간으로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)은 지면에 평행한 방향으로 연장된 제1 구획부에 의해 구획될 수 있고, 제1 구획부의 연장방향을 따라 왕복부(260)가 이동하면서 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)의 연통 또는 분리여부가 결정될 수 있다.

제1 출구밸브(236)는 제1 가열공간(235)에서 가열된 냉각수가 냉각수유출구(220)를 통해 엔진블록부(160)로 유동할 수 있도록 출구를 개폐할 수 있는 수단이다. 제1 출구밸브(236)는, 냉각수유출구(220)로 냉각수가 유입되는 제1 출구(236a) 및 선택적으로 제1 출구(236a)를 개폐하는 제1 전자밸브(236)를 포함할 수 있다.

제1 출구(236a)는 제1 가열공간(235)의 상측에 배치되어 냉각수가 유출될 수 있는 통로일 수 있다. 냉각수가 유출되는 상황에 대해서는 상세히 후술한다.

제1 전자밸브(236b)는 제어부(미도시)에 의해 제1 출구(236a)를 개폐할 수 있는 수단이다. 상세히, 제1 전자밸브(236b)는 제1 출구(236a)를 개방하거나 밀폐할 수 있도록 제1 출구(236a)의 통로에 대응되는 직경을 가진 밸브일 수 있고, 제어부(미도시)에 의해 선택적으로 제1 출구(236a)를 개폐할 수 있다. 일 예로, 제1 전자밸브(236b)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

아래에서는 제2 히팅부(240)의 구성에 대해서 설명한다. 제2 히팅부(240)는 밀폐부(250)을 기준으로 제1 히팅부(230)에 대향되게, 상세히 타측으로 대향되게 배치될 수 있다. 또한, 제2 히팅부(240)는 제2 입구밸브(241), 제2 유입공간(242), 제2 걸림부(243), 제2 히터(244), 제2 가열공간(245) 및 제2 출구밸브(246)를 포함할 수 있다.

제2 입구밸브(241)는 냉각수유입구(210)와 연결되어 냉각수가 선택적으로 제2 히팅부로 유입되도록 제2 히팅부(240)의 입구를 개폐할 수 있는 수단이다. 상세히, 제2 입구밸브(241)는, 냉각수유입구(210)의 제2 유입구(212)로부터 냉각수가 유입되는 제2 입구(241a), 제2 입구(241a)의 직경보다 큰 직경의 구형상으로 형성되어 제2 입구(241a)를 개폐하는 제2 개폐부(241b) 및 제2 개폐부(241b)와 연결되어 제2 개폐부(241b)에 탄성을 제공함으로써, 제2 개폐부(241b)를 상하로 왕복 이동시킬 수 있는 제2 밸브탄성체(241c)를 포함할 수 있다.

제2 입구(241a)는 냉각수유입구(210)로부터 냉각수가 선택적으로 유입되는 입구로, 냉각수가 유동하는 방향으로 직경이 점점 넓어지도록 형성될 수 있다.

제2 개폐부(241b)는 구 형상일 수 있고, 상세히 지름이 제2 입구(241a)의 직경 중 가장 작은 직경보다 큰 지름을 가진 구 형상일 수 있다. 이 경우, 제2 개폐부(241b)가 제2 입구(241a)에 안정적으로 안착될 수 있고, 제2 개폐부(241b)가 제2 입구(241a)의 구멍을 선택적으로 밀폐함으로써 제2 입구(241a)를 통해 유입되는 냉각수의 흐름을 조절할 수 있다.

제2 밸브탄성체(241c)는 제2 개폐부(241b)에 연결되어 선택적으로 제2 개폐부(241b)를 이동시킴으로써 제2 입구(241a)의 밀폐여부를 제어할 수 있다. 상세히, 제2 밸브탄성체(241c)는 탄성재질, 예를 들어 스프링을 포함할 수 있고, 이 경우 일단은 내부 유로에, 타단은 제2 개폐부(241b)에 연결되어, 선택적으로 제2 개폐부(241b)를 상하로 이동시킬 수 있다.

또한, 제2 밸브탄성체(241c)는 기본적으로는 제2 입구(241a)를 제2 개폐부(241b)가 폐쇄상태로 유지되도록 할 수 있고, 제2 유입공간(242) 내부의 압력값이 제1 입구(231a)측 공간의 압력값보다 낮아지는 경우, 제2 개폐부(241b)를 상부로 이동시켜 제2 입구(241a)를 개방할 수 있다. 제2 입구밸브(241)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다.

제2 유입공간(242)은 제2 입구밸브(241)의 제2 개폐부(241b)가 제2 입구(241a)를 개방하는 경우, 냉각수유입구(210)를 통해 냉각수가 유입되는 공간이다. 상세히, 제2 유입공간(242)은 왕복부(260)의 이동방향에 따라 공간이 확장되거나 축소될 수 있다.

더욱 상세히, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하는 경우에는 제2 유입공간(242)이 축소될 수 있고, 왕복부(260)가 제2 히팅부(240) 방향으로 이동하는 경우에는 제2 유입공간(242)이 확대될 수 있다.

또한, 제2 유입공간(242)은 왕복부(260)의 이동방향에 따라 제2 가열공간(245)과 연통되거나 분리될 수 있다. 상세히, 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동한 경우에는 제2 유입공간(242)이 제2 가열공간(245)과 연통될 수 있고, 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 이동한 경우에는 제2 유입공간(242)이 제2 가열공간(245)과 분리될 수 있다. 이 경우, 제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)이 선택적으로 연통될 수 있는 개구를 제2 연통구로 정의한다.

제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)이 분리된 상태, 즉 제2 유입공간(242)이 축소되는 경우(예를 들어, 왕복부(260)가 제2 걸림부(243)에 걸린 상태에서 제1 히팅부(230) 방향으로 초기에 이동하는 경우), 제2 유입공간(242)의 압력값은 제2 입구(241a) 측 공간의 압력값보다 높아질 수 있고, 압력차이에 의해 제2 밸브탄성체(241c)는 제2 개폐부(241b)가 제2 입구(241a)를 밀폐하도록 유지될 수 있다.

반대로, 제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)이 연통하거나, 제2 유입공간(242)이 확대되는 경우, 제2 유입공간(242)의 압력값은 제2 입구(241a) 측 공간의 압력값보다 낮아질 수 있고, 압력차이에 의해 제2 밸브탄성체(241c)는 제2 개폐부(241b)를 제2 입구(241a) 상측으로 이동시키면서, 제2 입구(241a)를 개방시킬 수 있다.

제2 걸림부(243)는 왕복부(260)가 제2 히팅부(240) 방향으로 설정된 길이만큼 이동한 경우 왕복부(260)의 움직임을 제한할 수 있는 수단이다. 상세히, 제2 걸림부(243)는 제2 가열공간(245)의 바닥면에서 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.

왕복부(260)가 제2 히팅부(240) 방향으로 이동하다가 제2 걸림부(243)에 접촉하여 움직임이 제한되는 경우, 왕복부(260)는 제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)을 분리한 상태로 유지시킬 수 있고, 이 경우 제2 유입공간(242)의 공간을 최대로 확장된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 왕복부(260)가 제2 히팅부(240) 방향으로 이동하는 단계에서 제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)이 분리될 수 있고, 이 상태에서 왕복부(260)가 제2 히팅부 방향으로 더 이동하면 제2 유입공간(242)이 확장되면서 제2 유입공간(242)의 압력값이 제2 입구(241a) 측 압력값보다 낮아질 수 있도록, 제2 걸림부(243)는 제2 유입공간(242)과 제2 가열공간(245)이 연통되는 구성으로부터 타측으로 일정간격 이격되도록 배치될 수 있다.

제2 히터(244)는 제2 가열공간(245)에 유입된 냉각수를 가열하는 수단이다. 상세히, 제2 히터(244)는 제2 가열공간(245)의 냉각수를 가열하기 위한 코일 또는 열원을 포함할 수 있다. 또한, 제2 히터(244)는 제어부(미도시)에 의해 온/오프 동작이 제어될 수 있다. 제어부(미도시)가 제2 히터(244)를 제어하는 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

제2 가열공간(245)은 제2 히터(244)가 배치되어 냉각수가 가열될 수 있는 공간이다. 상세히, 제2 가열공간(245)은 왕복부(260)의 이동에 의해 제2 유입공간(242)과 연통되는 경우, 제2 유입공간(242)으로부터 냉각수가 유입될 수 있고, 반대로, 왕복부(260)의 이동에 의해 제2 유입공간(242)과 분리되는 경우, 내부의 냉각수가 가열될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

또한, 제2 가열공간(245)은 제2 히터(244)에 의해 냉각수가 가열되는 경우, 열에너지에 의해 부피가 팽창될 수 있고, 이 경우 기압에 의해 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 왕복부(260)가 제2 히팅부(240) 방향으로 이동하여 제2 걸림부(243)에 의해 이동이 제한되는 경우 제2 가열공간(245)은 최소부피를 가질 수 있고, 반대로 왕복부(260)가 제1 히팅부(230) 방향으로 이동하여 제1 히팅부(230)의 제1 걸림부(233)에 의해 이동이 제한되는 경우 제2 가열공간(245)은 최대부피를 가질 수 있다.

제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)을 통합하여 제2 내부공간으로 정의할 수 있다. 이 경우, 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)은 지면에 평행한 방향으로 연장된 제2 구획부에 의해 구획될 수 있고, 제2 구획부의 연장방향을 따라 왕복부(260)가 이동하면서 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)의 연통 또는 분리여부가 결정될 수 있다.

제2 출구밸브(246)는 제2 가열공간(245)에서 가열된 냉각수가 냉각수유출구(220)를 통해 엔진블록부(160)로 유동할 수 있도록 출구를 개폐할 수 있는 수단이다. 제2 출구밸브(246)는, 냉각수유출구(220)로 냉각수가 유입되는 제2 출구(246a) 및 선택적으로 제2 출구(246a)를 개폐하는 제2 전자밸브(246b)를 포함할 수 있다.

제2 출구(246a)는 제2 가열공간(245)의 상측에 배치되어 냉각수가 유출될 수 있는 통로일 수 있다. 냉각수가 유출되는 상황에 대해서는 상세히 후술한다.

제2 전자밸브(246b)는 제어부(미도시)에 의해 제2 출구(246a)를 개폐할 수 있는 수단이다. 상세히, 제2 전자밸브(246b)는 제2 출구(246a)를 개방하거나 밀폐할 수 있도록 제2 출구(246a)의 통로에 대응되는 직경을 가진 밸브일 수 있고, 제어부(미도시)에 의해 선택적으로 제2 출구(246a)를 개폐할 수 있다. 일 예로, 제2 전자밸브(246b)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

밀폐부(250)는 제1 히팅부(230)와 제2 히팅부 사이의 상호연결 공간을 밀폐하기 위한 수단일 수 있다. 상세히, 밀폐부(250)은 제1 히팅부(230)의 제1 유입공간(232)과 제2 히팅부(240)의 제2 유입공간(242) 사이의 공간을 서로분리하는 분리면(251)과, 분리면(251)에 형성되어 왕복부(260)가 관통하여 제1 유입공간(232)과 제2 유입공간(242) 사이를 왕복운동하도록 가이드하는 관통구(252)를 포함할 수 있다.

왕복부(260)가 관통구(252)에 결합된 상태에서는, 제1 유입공간(232)과 제2 유입공간(242)이 서로 분리되어 제1 히팅부(230)의 제1 유입공간(232) 내의 냉각수가 제2 히팅부(240)의 제2 유입공간(242)으로 누수되거나, 반대의 경우로 냉각수가 누수되지 않는 효과가 있다.

즉, 냉각수 히터의 제1 히팅부(230) 및 제2 히팅부(240)는 하나의 챔버에 내부에 배치될 수 있고, 이 경우 챔버의 중앙측에 밀폐부(250)가 배치되어 일 측을 제1 히팅부(230), 타측을 제2 히팅부(240)로 분리될 수 있다.

또한, 제1 히팅부(230)에서 밀폐부(250)측 방향에는 제1 유입공간(232)이 형성되고, 제1 유입공간(232)은 왕복부(260)에 의해 제1 가열공간(235)과 선택적으로 분리될 수 있다.

반대로, 제2 히팅부(240)에서 밀폐부(250)측 방향에는 제2 유입공간(242)이 형성되고, 제4 유입공간(242)은 왕복부(260)에 의해 제2 가열공간(245)과 선택적으로 분리될 수 있다.

즉, 제1 유입공간(232) 및 제2 유입공간(242)은 측방으로 서로 대칭되게 배치되고, 그 사이에 밀폐부(250)가 배치되어 각 공간이 분리될 수 있다. 후술하겠지만 제1 유입공간(232) 및 제2 유입공간(242)은 밀폐부(250)의 분리면(251)에 의해 분리되어 있고, 분리면(251)에 형성된 관통구(252)에 왕복부(260)가 직선운동 가능하게 배치되어, 왕복부(260)는 제1 유입공간(232) 및 제2 유입공간(242)을 왕복운동할 수 있다.

왕복부(260)는 밀폐부(250)을 관통하고 제어부(미도시)에 연결되어 왕복이동 가능한 이동축(261), 이동축(261)의 일단에 결합된 제1 피스톤(262) 및 이동축(261)의 타단에 결합된 제2 피스톤(263)을 포함할 수 있다.

이동축(261)은 밀폐부(250)의 관통구(252)의 직경에 대응되는 직경을 가지고, 관통구(252)를 관통하여 일측 및 타측으로 왕복이동할 수 있는 수단이다. 상세히, 이동축(261)은 제어부(미도시)에 의해 왕복이동할 수 있다.

제1 피스톤(262)은 이동축(261)의 일단에 배치되고 직경이 제1 가열공간(235)의 직경에 대응되는 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 피스톤(262)은 제1 가열공간(235)에 일면이 접촉되고, 제1 유입공간(232)에 타면이 접촉하도록 배치되어, 이동축(261)이 제1 히팅부(230)측 방향으로 이동하면 제1 피스톤(262)이 제1 히팅부(230)측 방향으로 이동하면서 압력에 의해 제1 가열공간(235)이 압축되고 제1 유입공간(232)을 팽창될 수 있고, 반대로 이동축(261)이 제2 히팅부(240)측 방향으로 이동하면 압력에 의해 제1 가열공간(235)이 팽창되고, 제1 유입공간(232)이 압축될 수 있다. 또한, 왕복부(260)가 일측으로 이동하는 경우, 제1 피스톤(262)이 제1 걸림부(233)에 걸려 이동이 제한될 수 있다.

제2 피스톤(263)은 이동축(261)의 타단에 배치되고 직경이 제2 가열공간(245)의 직경에 대응되는 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 피스톤(263)은 제2 가열공간(245)에 일면이 접촉되고, 제2 유입공간(242)에 타면이 접촉하도록 배치되어, 이동축(261)이 제1 히팅부(230)측 방향으로 이동하면 제2 피스톤(263)이 제1 히팅부(230)측 방향으로 이동하면서 압력에 의해 제2 가열공간(245)이 팽창되고 제2 유입공간(232)이 압축될 수 있고, 반대로 이동축(261)이 제2 히팅부(240)측 방향으로 이동하면 압력에 의해 제2 가열공간(245)이 압축되고, 제2 유입공간(242)이 팽창될 수 있다. 또한, 왕복부(260)가 타측으로 이동하는 경우, 제2 피스톤(263)이 제2 걸림부(243)에 걸려 이동이 제한될 수 있다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 히터(200) 및 비상발전기(100)가 작동하는 단계에 대해 상세히 설명한다.

우선, 비상발전기(100)를 작동시키면 냉각수 히터가 작동될 수 있다. 상세히, 냉각수히터(200)가 제1 유로(171)를 통해 유입된 냉각수를 일정온도로 가열시켜 제2 유로(172)를 통해 비상발전기(100) 내부를 순환시키면서, 비상발전기(100) 내의 구성들이 정상적으로 동작할 수 있는 온도를 유지시킬 수 있다. 도 3은 본 발명의 냉각수히터의 2단계 동작을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 냉각수히터의 3단계 동작을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 냉각수히터의 4단계 동작을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 냉각수히터의 5단계 동작을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 냉각수히터의 6단계 동작을 도시한 도면이다.

도 2 내지 6을 참조하면, 냉각수히터(200)는 아래와 같이 6단계를 반복하면서 내부 냉각수를 가열하여 순환시킬 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 왕복부(260)가 제1 걸림부(233)에 의해 걸린 상태에서 시작하는 단계를 1단계로 정의하나, 1단계가 아니라 다른 단계로부터 반복동작 할 수 있음을 밝혀둔다.

1 단계에서는 왕복부(260)가 제1 걸림부(233)에 의해 걸려있고, 제1 입구밸브(231) 및 제2 입구밸브(241)가 냉각수유입구(210)를 밀폐하고 있는 상태를 유지할 수 있다.

또한, 제어부(미도시)는 제1 출구밸브(236)가 냉각수유출구(220)를 밀폐하고 제2 출구밸브(246)가 냉각수유출구(220)를 개방한 상태로 유지되도록, 제1 출구밸브(236) 및 제2 출구밸브(246)를 제어할 수 있다.

이 상태에서 제1 히터(234)가 작동하여 제1 가열공간(235) 내의 냉각수를 가열시키기 시작한다. 이 경우, 제1 왕복부(260)의 제1 피스톤(262)이 제1 걸림부(233)에 접촉한 상태로 있기 때문에, 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)은 서로 연통된 상태일 수 있고, 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)은 서로 분리된 상태일 수 있다.

2 단계에서는 제1 히터(234)의 작동에 의해 제1 가열공간(235) 내의 냉각수가 가열되면서 내부 온도가 올라가고 냉각수의 부피가 팽창됨에 따라, 내부의 압력에 제1 가열공간(235)의 압력값이 제2 가열공간(245)의 압력값보다 높아지면서, 왕복부(260)가 타측으로 이동할 수 있다. 왕복부(260)가 타측으로 이동하는 과정에서 제1 가열공간(235)과 제1 연통공간이 서로 분리된 상태를 유지하고, 동시에 제2 가열공간(245)과 제2 연통공간은 서로 분리될 수 있다.

왕복부(260)가 타측으로 이동되는 과정에서, 제2 출구밸브(246)가 냉각수유출구(220)를 개방하고 있기 때문에, 제2 가열공간(245) 내 가열된 상태의 냉각수가 냉각수유출구(220)를 통해 제2 유로(172)로 유출될 수 있다.

3 단계에서는 왕복부(260)는 타측으로 계속 이동하여 제2 걸림부(243)에 걸릴 수 있다. 이 경우, 제2 가열공간(245) 내의 가열된 냉각수는 제2 출구밸브(246)에 의해 개방된 냉각수유출구(220)를 통해 제2 유로(172)로 계속 유출될 수 있고, 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)은 서로 연통될 수 있다.

이 경우, 제1 가열공간(235)의 압력값이 제1 유입공간(232)이나 제1 입구(231a) 측 공간의 압력값보다 매우 높기 때문에 제1 입구밸브(231)는 냉각수유입구(210)를 밀폐한 상태로 유지될 수 있다.

반대로, 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)은 서로 분리될 수 있고, 왕복부(260)가 제2 걸림부(243)에 걸리도록 이동하면서 제2 유입공간(242)의 공간이 넓어지면서 제2 유입공간(242)의 압력값이 제2 입구(241a) 측 공간의 압력값에 비해 낮아지고, 이에 따라 제2 입구밸브(241)가 냉각수유입구(210)를 개방할 수 있다. 이 경우, 제1 유로(171)로 유입되는 냉각수가 냉각수유입구(210)를 통해 제2 유입공간(242)으로 유입될 수 있다.

4 단계에서는 1 단계와 반대로, 왕복부(260)가 제2 걸림부(243)에 의해 걸려있고, 제1 입구밸브(231) 및 제2 입구밸브(241)가 냉각수유입구(210)를 밀폐하고 있는 상태를 유지할 수 있다.

또한, 제어부(미도시)는 제1 출구밸브(236)가 냉각수유출구(220)를 개방하고 제2 출구밸브(246)가 냉각수유출구(220)를 밀폐한 상태로 유지되도록, 제1 출구밸브(236) 및 제2 출구밸브(246)를 제어할 수 있다.

이 상태에서 제2 히터(244)가 작동하여 제2 가열공간(245) 내의 냉각수를 가열시키기 시작한다. 이 경우, 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)은 서로 연통된 상태이고, 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)은 서로 분리된 상태일 수 있다.

5 단계에서는 제2 히터(244)의 작동에 의해 제2 가열공간(245) 내의 냉각수가 가열되면서 내부 온도가 올라가고 냉각수의 부피가 팽창됨에 따라, 제2 가열공간(245)의 압력값이 제1 가열공간(235)의 압력값보다 높아지면서, 왕복부(260)가 일측으로 이동할 있다. 이 과정에서 제2 가열공간(245)과 제2 연통공간이 서로 분리된 상태를 유지하고, 동시에 제1 가열공간(235)과 제1 연통공간은 서로 분리될 수 있다.

왕복부(260)가 일측으로 이동하는 과정에서, 제1 출구밸브(236)가 냉각수유출구(220)를 개방하고 있기 때문에, 제1 가열공간(235) 내 가열된 상태의 냉각수가 냉각수유출구(220)를 통해 제2 유로(172)로 유출될 수 있다.

6 단계에서는 왕복부(260)가 일측으로 계속 이동하여 제1 걸림부(233)에 걸릴 수 있다. 이 경우, 제1 가열공간(235) 내의 가열된 냉각수는 제1 출구밸브(236)에 의해 개방된 냉각수유출구(220)를 통해 제2 유로(182)로 계속 유출될 수 있고, 제2 가열공간(245)과 제2 유입공간(242)은 서로 연통될 수 있다.

이 경우, 제2 가열공간(245)의 압력값이 제2 유입공간(242)이나 제2 입구(241a) 측 공간의 압력값보다 매우 높기 때문에 제2 입구밸브(241)는 냉각수유입구(210)를 밀폐한 상태로 유지될 수 있다.

반대로, 제1 가열공간(235)과 제1 유입공간(232)은 서로 분리될 수 있고, 왕복부(260)가 제1 걸림부(233)에 걸리도록 이동하면서 제1 유입공간(232)의 공간이 넓어지면서 제1 유입공간(232)의 압력값이 제1 입구(231a) 측 공간의 압력값에 비해 낮아지고, 이에 따라 제1 입구밸브(231)가 냉각수유입구(210)를 개방할 수 있다. 이 경우, 제1 유로(171)로 유입되는 냉각수가 냉각수유입구(210)를 통해 제1 유입공간(232)으로 유입될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각수히터(200)는 그 다음 단계로 다시 1 단계부터 6 단계로 반복하여 동작할 수 있다. 냉각수히터(200)가 1 단계부터 6 단계의 동작을 반복 수행함에 따라, 제1 가열공간(235) 및 제2 가열공간(245)에 유입된 냉각수가 가열되면서 냉각수유출구(220)를 통헤 제2 유로(172)로 공급될 수 있다.

이에 따라, 기존의 펌프를 활용하지 않으면서도 왕복부(260)가 일측 및 타측으로 왕복 이동되는 구성만으로도 따뜻한 냉각수가 비상발전기(100) 내부를 순환할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 기존의 펌프를 설치하거나 유지 및 보수하기 위한 인력이나 비용이 절감되는 효과가 있을 뿐 아니라, 별도의 추가 구성이 필요없이 냉각수 펌프가 구성되기 때문에 비상발전기(100)의 안전성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 단순히 냉각수를 가열시킨 뒤 가열된 냉각수에 의해 발생되는 압력이 왕복부(260)의 이동을 위한 동력이 되기 때문에, 펌프로 인한 별도의 전력소비 없이 가열된 냉각수를 비상발전기(100) 내부를 순환시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 청구항의 작성을 위해, 제1 유입구(211)를 통해 제1 히팅부(230)로 유입되고 제1 유출구(221)로 유출되는 냉각수는 ‘제1 냉각수’, 제2 유입구(212)를 통해 제2 히팅부로 유입되고 제2 유출구(222)로 유출되는 냉각수는 ‘제2 냉각수’로 정의될 수 있다.

100 : 비상발전기 200 : 냉각수히터
210 : 냉각수유입구 220 : 냉각수유출구
230 : 제1 히팅부 231 : 제1 입구밸브
232 : 제1 유입공간 233 : 제1 걸림부
234 : 제1 히터 235 : 제1 가열공간
236 : 제1 출구밸브 240 : 제2 히팅부
241 : 제2 입구밸브 242 : 제2 유입공간
243 : 제2 걸림부 244 : 제2 히터
245 : 제2 가열공간 246 : 제2 출구밸브
260 : 왕복부

Claims (8)

1. 냉각수가 유입될 수 있는 제1 유입구 및 제2 유입구가 형성된 냉각수유입구;
   냉각수가 유출될 수 있는 제1 유출구 및 제2 유출구가 형성된 냉각수유출구;
   상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구에 연결되고, 제1 내부공간에 제1 냉각수를 가열할 수 있는 제1 히터가 배치된 제1 히팅부;
   상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구에 연결되고, 제2 내부공간에 제2 냉각수를 가열할 수 있는 제2 히터가 배치되며, 상기 제1 히팅부에 대칭되도록 연결된 제2 히팅부; 및
   상기 제1 히팅부 및 상기 제2 히팅부 사이에 배치되고, 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간 사이에 왕복운동 가능하게 배치된 왕복부를 포함하고,
   상기 제1 히터가 가열되면 상기 제1 내부공간의 팽창압력에 의해 상기 왕복부가 상기 제2 내부공간 방향으로 이동하면서 상기 제2 내부공간을 가압하여 상기 제2 냉각수가 상기 제2 유출구를 통해 외부로 유출되고,
   상기 제2 히터가 가열되면 상기 제2 내부공간의 팽창압력에 의해 상기 왕복부가 상기 제1 내부공간 방향으로 이동하면서 상기 제1 내부공간을 가압하여 상기 제1 냉각수가 상기 제1 유출구를 통해 외부로 유출되며,
   상기 제1 히터 및 상기 제2 히터가 교번하여 작동함에 따라 상기 왕복부가 왕복이동하여 상기 제1 냉각수 및 상기 제2 냉각수가 교번하여 외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 내부공간은,
   상기 제1 히터가 배치되고 상기 제1 유출구와 연결된 제1 가열공간;
   제1 구획부에 의해 제1 가열공간과 구획되고, 상기 제1 유입구와 연결되어 상기 제1 냉각수가 선택적으로 유입되는 제1 유입공간; 및
   상기 제1 가열공간과 상기 제1 유입공간을 연통하는 제1 연통구를 포함하고,
   상기 제1 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 개방하고, 상기 제2 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 폐쇄하는 냉각수히터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 내부공간은,
   상기 제2 히터가 배치되고 상기 제2 유출구와 연결된 제2 가열공간;
   제2 구획부에 의해 제2 가열공간과 구획되고, 상기 제2 유입구와 연결되어 상기 제2 냉각수가 선택적으로 유입되는 제2 유입공간; 및
   상기 제2 가열공간과 상기 제2 유입공간을 연통하는 제2 연통구를 포함하며,
   상기 제2 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 개방하고, 상기 제1 히터가 작동하면 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 폐쇄하며,
   상기 제1 히터 및 상기 제2 히터를 교번하여 작동함에 따라, 상기 왕복부가 상기 제1 연통구 및 상기 제2 연통구를 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 구획부에 돌출 배치되어 상기 왕복부가 설정길이만큼 일측으로 이동하면 상기 왕복부에 접촉하여 상기 왕복부의 이동을 제한하는 제1 걸림부를 더 포함하고,
   상기 왕복부는, 상기 제2 히터가 가열되면 설정길이만큼 일측으로 이동하다가 상기 제1 걸림부에 걸림 접촉되어 움직임이 제한되면서 상기 제1 연통구를 폐쇄하고 상기 제2 연통구를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 구획부에 돌출 배치되어 상기 왕복부가 설정길이만큼 타측으로 이동하면 상기 왕복부에 접촉하여 상기 왕복부의 이동을 제한하는 제2 걸림부를 더 포함하고,
   상기 왕복부는, 상기 제1 히터가 가열되면 설정길이만큼 타측으로 이동하다가 상기 제2 걸림부에 걸림 접촉되어 움직임이 제한되면서 상기 제1 연통구를 개방하고 상기 제2 연통구를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 유입구를 선택적으로 개폐하는 제1 입구밸브; 및
   상기 제2 유입구를 선택적으로 개폐하는 제2 입구밸브를 더 포함하고,
   상기 제1 히터가 가열되어 상기 왕복부가 상기 제2 연통구를 폐쇄하면, 상기 제2 유입공간의 압력이 상기 냉각수유입구의 압력보다 낮아지면서 제2 입구밸브가 제2 유입구를 개방하고,
   상기 제2 히터가 가열되어 상기 왕복부가 상기 제1 연통구를 폐쇄하면, 상기 제1 유입공간의 압력이 상기 냉각수유입구의 압력보다 낮아지면서 제1 입구밸브가 제1 유입구를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
7. 제 6 항에 있어서,
   솔레노이드 밸브를 포함함으로써 상기 제1 유출구를 선택적으로 개폐하는 제1 출구밸브;
   솔레노이드 밸브를 포함함으로써 상기 제2 유출구를 선택적으로 개폐하는 제2 출구밸브; 및
   상기 제1 출구밸브 및 상기 제2 출구밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제1 히터가 가열되면 상기 제2 출구밸브를 제어하여 상기 제2 유출구를 개방하고, 상기 제2 히터가 가열되면 상기 제1 출구밸브를 제어하여 상기 제1 유출구를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉각수히터.
8. 발전을 위한 동력을 제공하는 엔진부;
   상기 엔진부에 연료를 공급하는 연료공급부;
   상기 엔진부가 작동하여 생성하는 동작에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 발전부;
   상기 엔진부의 주위를 감싸고 내부에 냉각수유로가 형성된 엔진블록부;
   상기 냉각수유로를 통과한 냉각수와 열교환하는 라디에이터; 및
   상기 라디에이터에서 열교환된 냉각수를 설정온도로 유지하고, 상기 엔진블록부로 유입하는 동력을 제공하는 냉각수히터를 포함하고,
   상기 냉각수히터는,
   냉각수가 유입될 수 있는 제1 유입구 및 제2 유입구가 형성된 냉각수유입구;
   냉각수가 유출될 수 있는 제1 유출구 및 제2 유출구가 형성된 냉각수유출구;
   상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구에 연결되고, 제1 내부공간에 제1 냉각수를 가열할 수 있는 제1 히터가 배치된 제1 히팅부;
   상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구에 연결되고, 제2 내부공간에 제2 냉각수를 가열할 수 있는 제2 히터가 배치되며, 상기 제1 히팅부에 대칭되도록 연결된 제2 히팅부; 및
   상기 제1 히팅부 및 상기 제2 히팅부 사이에 배치되고, 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간 사이에 왕복운동 가능하게 배치된 왕복부를 포함하고,
   상기 제1 히터 및 상기 제2 히터가 교번하여 작동함에 따라, 상기 왕복부가 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간의 팽창압력에 의해 왕복이동하면서 상기 제1 내부공간 및 상기 제2 내부공간의 냉각수를 선택적으로 외부로 유출시키는 것을 특징으로 하는 비상발전기.
   
   

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