KR20020049088A - 서모스탯 양정에 따른 냉각수 유수량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 냉각계통에 형성되어 냉각수의 온도에 따라 냉각수를 라디에이터 또는 엔진으로 바이패스시키는 역할을 하는 서모스탯의 양정에 따른 유수량 측정장치에 관한 것으로,

내부에 냉각수가 저장되고, 저장된 냉각수를 가열하기 위한 히터가 수용되는 리저버탱크와;

중간부 일측에는 상기한 리저버탱크에 저장된 냉각수를 유입하기 위한 유입라인이 연결되며, 하부의 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이하인 경우에 리저버탱크로 바이패스시키기 위한 바이패스라인이 연결되고, 상부 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이상이 되면 리저버탱크로 유출시키기 위해 연결되는 유출라인이 연결되는 통으로서, 그 내부에 성능을 시험할 서모스탯이 수용되는 챔버와;

상기 유입라인의 도중에 리저버탱크에 저장된 냉각수를 가압하여 상기 챔버로 송출하기 위해 형성되는 워터펌프와;

상기한 워터펌프의 전후방에 리저버탱크에서 챔버로 유입되는 냉각수의 압력을 측정하기 위해 유입라인의 도중에 형성되는 제1 및 제2압력계와;

상기한 유출라인의 도중에 챔버에서 리저버탱크로 유출되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제1유량계와;

상기한 바이패스라인의 도중에 챔버에서 리저버탱크로 바이패스되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제2유량계와;

상기 챔버에 수용된 서모스탯의 밸브면에 일끝단이 부착되어 냉각수온에 따라 가변되는 상기 서모스탯 밸브의 개도량을 측정하기 위한 변위계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

서모스탯 양정에 따른 냉각수 유수량 측정장치{Tester for thermostat}

본 발명은 서모스탯 양정에 따른 냉각수 유수량 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 냉각계통에 형성되어 냉각수의 온도에 따라 냉각수를 라디에이터 또는 엔진으로 바이패스시키는 역할을 하는 서모스탯의 양정에 따른 유수량 측정장치에 관한 것이다.

일반적인 엔진에 있어 연료의 연소로부터 발생된 열부하를 냉각시키는 기능을 하는 곳이 엔진의 냉각계이다.

엔진의 냉각계는 처음 워터펌프에 의해 냉각수가 실린더블럭 및 실린더헤드로 송출되며, 여기서 가열된 고온의 냉각수를 라디에이터를 통해 방열하고, 이렇게 냉각된 냉각수를 다시 엔진으로 송출하는 역할을 한다. 이 중 엔진을 냉각시킬 것이지, 웜업(Warm Up)시킬 것인지를 결정하는 역할을 하는 것이 서모스탯이다.

처음 엔진이 차가울 때는 웜업이 빨리 될 수 있도록 냉각수를 라디에이터로 방열시키지 않고 바이패스 라인을 통해 순환시키며 일정온도 이상이 되어 엔진의 냉각이 필요하기 시작하면 서모스탯의 밸브가 조금씩 개방되어 일부의 냉각수를 냉각시키게 된다.

그러나 실제 서모스탯이 어느 온도에서 개방되기 시작하며, 어느 온도에서 완전 개방되는지, 또한 개방되는 개도가 선형적인지를 판단하기는 매우 어려웠다. 특히, 엔진 상에서는 서모스탯의 기능에 따라 많은 효율산포를 가지고 있다.

엔진의 웜업이 충분히 되기 전에 라디에이터를 통해 냉각되기 시작하면 엔진 구동면의 윤활유 점도가 큰 상태로 유지되어 마찰저항에 의한 연료소비율이 증가된다. 반대로 냉각이 필요한 시점에서 제 때 냉각이 이루어지지 않으면 연소열에 의한 과도한 열부하를 받게 된다.

그러나 상기와 같이 엔진의 냉각계에서 중요한 역할을 하게 되는 서모스탯을 최적설계하기 위해서는 서모스탯 밸브의 정확한 온도별 전개시기, 밸브의 완전개방 온도, 냉각수 온도에 따른 밸브의 개도량 및 그에 해당하는 냉각수 유수량을 측정하여야 하지만, 이에 대한 시험장치가 구성되지 않아 정확한 냉각계 평가가 어려워서 각 엔진에 맞는 최적의 서모스탯을 제공하기 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 냉각계통에 형성되어 냉각수의 온도에 따라 냉각수를 라디에이터 또는 엔진으로 바이패스시키는 역할을 하는 서모스탯의 양정에 따른 유수량 측정장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

내부에 냉각수가 저장되고, 저장된 냉각수를 가열하기 위한 히터가 수용되는 리저버탱크와;

중간부 일측에는 상기한 리저버탱크에 저장된 냉각수를 유입하기 위한 유입라인이 연결되며, 하부의 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이하인 경우에 리저버탱크로 바이패스시키기 위한 바이패스라인이 연결되고, 상부 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이상이 되면 리저버탱크로 유출시키기 위해 연결되는 유출라인이 연결되는 통으로서, 그 내부에 성능을 시험할 서모스탯이 수용되는 챔버와;

상기 유입라인의 도중에 리저버탱크에 저장된 냉각수를 가압하여 상기 챔버로 송출하기 위해 형성되는 워터펌프와;

상기한 워터펌프의 전후방에 리저버탱크에서 챔버로 유입되는 냉각수의 압력을 측정하기 위해 유입라인의 도중에 형성되는 제1 및 제2압력계와;

상기한 유출라인의 도중에 챔버에서 리저버탱크로 유출되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제1유량계와;

상기한 바이패스라인의 도중에 챔버에서 리저버탱크로 바이패스되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제2유량계와;

상기 챔버에 수용된 서모스탯의 밸브면에 일끝단이 부착되어 냉각수온에 따라 가변되는 상기 서모스탯 밸브의 개도량을 측정하기 위한 변위계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 구성되는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치의 구성도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 리저버탱크 11 : 히터

20 : 챔버 22 : 하부케이스

24 : 상부케이스 26 : 원형판

28 : 하부판 30 : 유압라인

32 : 바이패스라인 34 : 유출라인

40 : 워터펌프 42 : 제1압력계

44 : 제2압력계 46 : 제1유량계

48 : 제2유량계 50 : 변위계

52 : 열전대 60 : 저항밸브

100 : 서모스탯 101 : 밸브

본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 구성되는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치의 구성도로서, 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 서모스탯을 지시하는 것이고, 도면부호 10은 시험에 사용될 냉각수를 저장하는 리저버탱크이며, 도면부호 20은 상기한 서모스탯의 성능을 시험하기 위해 형성되는 챔버이다.

상기한 리저버탱크(10)의 내부에는 시험에 사용되는 냉각수를 가열하여 실제 엔진운전시 냉각수 온도에 해당하는 냉각수 조건을 충족시키기 위한 히터(11)가 형성된다.

상기한 챔버(20)는 하부케이스(22)와 상부케이스(24)로 구성되는데, 상기 하부케이스(22)의 상측에는 성능시험을 하게 되는 서모스탯(100)을 장착하기 위한 원형판(26)이 형성되고, 하측에는 중앙이 개방된 하부판(28)이 형성된다.

상기 챔버(20)의 하부 일측은 리저버탱크(10)에서 가열되는 냉각수를 유입하기 위한 유입라인(30)으로 리저버탱크(10)의 중간부와 연결되고, 하부의 일측에는 상기 챔버(20)로 유입된 냉각수가 일정온도 이하일 경우 다시 리저버탱크(10)로 바이패스시키기 위해서 바이패스라인(32)으로 상기 리저버탱크(10)의 상부에 연결되며, 상기 챔버(20)의 상부 일측은 챔버(20)로 유입된 냉각수가 일정온도 이상일 경우 상기한 서모스탯(100)의 밸브(101)를 통과하여 다시 리저버탱크(10)로 유출시키기 위한 유출라인(34)으로 리저버탱크(10)의 상부와 연결된다.

그리고 상기한 유입라인(30)의 도중에는 리저버탱크(10)에 저장된 냉각수를 가압하여 상기 챔버(10)로 송출하기 위한 워터펌프(40)가 형성되는데, 이 워터펌프(40)는 별도의 모터에 의해 회전되는 것이다.

또한, 상기 유입라인(30)의 도중에는 워터펌프(40)가 형성되는 위치의 전후에 워터펌프(40)로 유입되는 냉각수의 압력와, 워터펌프(40)를 통과하여 챔버(20)로 유입되는 냉각수의 압력을 측정하기 위한 제1 및 제2압력계(42,44)가 형성된다. 그리고 제1압력계(42)의 전방에는 엔진의 여러 저항을 만들어 주기 위한 저항밸브(60)이 형성된다.

그리고, 상기한 유출라인(34)의 도중에는 챔버(20)에서 리저버탱크(10)로 유출되는 고온의 냉각수량을 측정하기 위한 제1유량계(46)이 형성되며, 상기한 바이패스라인(32)의 도중에는 챔버(20)에서 리저버탱크(10)로 바이패스되는 냉각수량을측정하기 위한 제2유량계(48)가 형성된다.

또한, 상기한 서모스탯(100)의 밸브(101)의 상면에는 변위계(50)의 일끝단이 부착되는데, 이 변위계(50)는 냉각수온에 따라서 개방되는 서모스탯(100) 밸브(101)의 개도량을 측정하기 위한 것으로 다른 일끝단은 상기한 챔버(20)의 상부로 돌출형성된다. 그리고 상기 챔버(20)의 중간위치에는 상기 챔버(20) 내의 냉각수온을 측정하기 위한 열전대(52)가 형성되어 챔버(20) 내의 냉각수온의 변화를 즉시 확인할 수 있게 구성된다.

이상과 같이 구성되는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치의 작동관계를 설명하면 설명하면 다음과 같다.

먼저 측정하고자 하는 엔진에 대해 엔진대상 시험을 통해 워터펌프 회전수에 해당하는 유량 및 냉각수의 입출구의 압력을 측정한다.

그런 다음 유입라인(30)의 도중에 형성되어 있는 워터펌프(40)의 모터를 회전시켜 리저버탱크(10)의 냉각수를 챔버(20)로 공급시킨다. 이 때 상기한 리저버탱크(10) 내부에 형성되어 있는 히터(11)를 가동시켜 냉각수의 온도를 적절하게 가열한다. 이 때 냉각수의 공급유량 및 냉각수 입출구의 압력은 기측정한 값과 동일하게 설정하여 시험장치를 엔진과 동일한 상태가 되도록 한다.

처음, 냉각수의 온도가 낮을 때에는 워터펌프(40)에 의해 송출된 냉각수가 바이패스라인(32)을 통해 리저버탱크(10)로 순환된다. 이 때 바이패스라인(32)의 도중에 형성된 제2유량계(48)에서는 바이패스되는 냉각수량을 모리터링 하게 된다.

그런 다음, 히터(11)에 의해 리저버탱크(10) 내의 냉각수가 가열되어 냉각수온이 일정온도(약 80℃)가 되면 서모스탯(100)의 밸브(101)가 개방되기 시작하여 상기한 유출라인(34) 측으로 일부의 냉각수가 리저버탱크(10)로 순환된다. 그리고 냉각수온이 90℃ 정도가 되면 상기한 서모스탯(100)의 밸브(101)가 완전히 개방되어 대부분의 냉각수가 상기한 유출라인(34)을 통해 챔버(20)로 공급된 냉각수가 리저버탱크(10)로 유출된다. 이 때 유출라인(34)에 형성된 제1유량계(46)에 의해 유출라인(34)을 통과하는 냉각수량을 파악할 수 있게 된다. 또한, 챔버(20)의 중간부에 형성된 열전대(52)에 의해서 챔버(20) 내의 냉각수온을 모리터링하게 된다. 그리고 서모스탯(100)의 밸브(101) 상면에 일끝단이 부착된 변위계(50)에 의해서 서모스탯(100) 밸브(101)의 개도량을 파악할 수 있게 된다.

그리고 계속되는 히터(11)의 가열로 냉각수 온도가 계속 상승되고 유수량도 비례적으로 증가하게 되는데, 냉각수온의 계속된 상승에도 불구하고 상기한 변위계(50)의 치수가 변하지 않는 점이 바로 서모스탯(100)의 완전개방 온도이며, 이 때 까지의 변위가 서모스탯(100)의 최대 양정거리가 되는 것이다.

따라서 서모스탯(100)의 온도에 따른 양정과 냉각수 유수량을 측정할 수 있어 실제 엔진을 대상으로 시험을 하지 않아도 각 조건별로 냉각계를 시뮬레이션할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성되는 서모스탯의 측정장치는 실제 엔진을 대상으로 시험하지 않아도 여러 엔진조건을 설정하여 시험할 수 있을 뿐만 아니라, 서모스탯 밸브의 정확한 온도별 전개시기, 밸브의 완전개방온도, 냉각수 온도에 따른 밸브의 개도량 및 그에 해당하는 냉각수 유수량 등 정확한 시험결과을 얻을 수 있으므로서 각 엔진에 적용되는 최적의 서모스탯을 제작할 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 내부에 냉각수가 저장되고, 저장된 냉각수를 가열하기 위한 히터(12)가 수용되는 리저버탱크(10)와;

   중간부 일측에는 상기한 리저버탱크(10)에 저장된 냉각수를 유입하기 위한 유입라인(30)이 연결되며, 하부의 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이하인 경우에 리저버탱크(10)로 바이패스시키기 위한 바이패스라인(32)이 연결되고, 상부 일측에는 유입된 냉각수가 일정온도 이상이 되면 리저버탱크(10)로 유출시키기 위해 연결되는 유출라인(34)이 연결되는 통으로서, 그 내부에 성능을 시험할 서모스탯(100)이 수용되는 챔버(20)와;

   상기 유입라인(30)의 도중에 리저버탱크(10)에 저장된 냉각수를 가압하여 상기 챔버(20)로 송출하기 위해 형성되는 워터펌프(40)와;

   상기한 워터펌프(40)의 전후방에 리저버탱크(10)에서 챔버(20)로 유입되는 냉각수의 압력을 측정하기 위해 상기 유입라인(32)의 도중에 형성되는 제1 및 제2압력계(42,44)와;

   상기한 유출라인(34)의 도중에 챔버(20)에서 리저버탱크(10)로 유출되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제1유량계(46)와;

   상기한 바이패스라인(32)의 도중에 챔버(20)에서 리저버탱크(10)로 바이패스되는 냉각수량을 측정하기 위해 형성되는 제2유량계(48)와;

   상기 챔버(20)에 수용된 서모스탯(100)의 밸브(101)면에 일끝단이 부착되어냉각수온에 따라 가변되는 상기 서모스탯 밸브(101)의 개도량을 측정하기 위한 변위계(50); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯의 양정에 따른 유수량 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 유입라인(30)의 도중에는 엔진저항을 만들어 줄 수 있는 저항밸브(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 챔버(20)는 하부케이스(22)와 상부케이스(24)로 분리 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 챔버(20)의 중간위치에는 상기 챔버(20)내의 냉각수온을 측정하기 위한 열전대(52)가 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 양정에 따른 유수량 측정장치.