KR200342634Y1 - 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발전기 제어장치에 있어서,

발전기 출력을 직류전원(Vdd)으로 제공하는 전원부(10)와;

전원부를 통한 직류전원을 인가받아 구동하고 발전기 출력단에서 인식하는 교류전류센서(21)를 통하여 처리하는 처리부(20)와;

처리부(20)의 작동에 연동하여 스롯틀밸브(1)의 개폐를 구동하는 솔레노이드밸브(30)를 포함하여 구성하고;

상기 처리부(20)는 발전기의 출력이 있는지를 출력단에서 인식하는 교류 전류센서(21), 교류 전류센서(21)의 출력이 있을 때 이를 정류하여 비교기(22)의 네거티브 단에 제공하는 센서 정류기(23), 발전기(5) 출력을 감압시켜 정류한 직류전원을 저항(R1, VR1)으로 분배하여 포지티브단에 인가받아 발전기(5)의 부하 작동시 스위칭 트랜지스터(26)를 구동하는 출력을 제공하는 비교기(22), 엔진회전수를 높이도록 스롯틀밸브(1)의 개도를 넓히는 솔레노이드밸브(30)를 구동하는 트랜지스터(26)로 이루어져 부하(6) 작동시에만 발전기(5) 회전수가 증가하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치이다.

Description

부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치{Throttle valve controller for a portable generator}

본 고안은 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치에 관한 것으로, 발전기의 회전을 제어하는 스롯틀밸브의 제어를 부하에 따라 변동하는 전류를 인식하는 센서로부터 인식하여 제어하도록 구성한 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 설정한 회전수로 회전하는바, 소위 부하가 없을 때와 부하가 연결되었을 때의 회전수가 변동하는 것이 현실이다. 따라서 부하를 연결하여 사용할 때는 발전기의 출력에 따라서 제한을 두고 있는 실정이다.

본 고안은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 고안의 목적은 부하에 일정 전류 이상 흐를 경우 스롯틀 밸브를 제어하여 발전기의 회전수를 증가시킴으로써 부하에 충분한 전원 공급을 가능토록하는 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치를 제공하려는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 부하에 일정 전류 이하가 흐를 경우 이는 부하가 없을 경우(무 부하)이므로 발전기의 회전수를 줄여서 소음의 감쇠와 연료의 절감을 가능토록 하는 경제적인 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본 고안은 스롯틀밸브를 부하 작동에 연동하도록 하되, 부하시에는 스롯틀밸브를 많이 열도록 솔레노이드밸브를 작동시키고, 무부하시에는 스롯틀밸브를 조금 열리도록 제어하여 연료를 줄이고 경제적으로 사용 가능토록 하는 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치를 제공토록 한다.

도 1 은 본 고안의 구성 블럭도,

도 2 는 본 고안의 장치 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1;스롯틀밸브 2;엔진 3;풀리 4;풀리벨트 5;발전기 6;부하 11;정류부 12;정류회로 13;레귤레이터 21;센서 22;비교기 30;솔레노이드밸브 31;하우징 32;코일 33;솔레노이드로드 40;제어기 T;트랜스

즉, 본 고안은 발전기의 출력이 있는지를 출력단에서 인식하는 교류전류 센서;

교류전류센서의 출력이 있을 때 이를 정류하여 비교기의 네거티브 단에 제공하는 센서 정류기;

발전기 출력을 감압시켜 정류한 직류전원을 저항으로 분배하여 포지티브단에 인가받아 발전기의 부하 작동시 스위칭 트랜지스터를 구동하는 출력을 제공하는 비교기;

스위칭 트랜지스터 출력단에 설치되며 트랜지스터 구동시 솔레노이드밸브의 솔레노이드로드를 푸시하여 엔진회전수를 높이도록 트로틀밸브의 개도를 넓히는 솔레노이드밸브를 포함하여, 부하 작동시에만 발전기 회전수가 증가하도록 구성한다.

이하 본원 고안의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본원 고안의 블록 구성도로, 스롯틀밸브(1)의 작동으로 회전수가 변하는 엔진(2)과, 엔진(2)의 회전을 풀리(3)및 풀리벨트(4)로 받아 회전하는 발전기(5)와, 발전기(5)의 발전 전원을 직류전원으로 정류하는 정류부(11)와, 발전기(5)의 전원을 인가받는 부하(6)와, 발전기(5)의 출력라인에 설치한 센서(21)와, 센서(21)의 출력을 인식하여 스롯틀밸브(1)를 구동하는 솔레노이드밸브(30)의 작동을 제어하는 제어기(40)로 이루어진다. 물론 제어기(40)의 제어 전원은 정류부(11)를 통한 출력전원인 직류전원(Vdd)을 인가 받아 사용한다. 그리고 솔레노이드밸브(30)는 전원을 인가 받도록 하우징(31)에 수용된 코일(32)과, 코일(32)의 자화시 하우징(31)을 따라서 직선운동을 하는 솔레노이드 로드(33)로이루어진다.

본원 고안의 솔레노이드밸브(30)는 솔레노이드로드(33)가 직선 왕복 운동을 하며, 발전기(5)의 스롯틀밸브(1)를 개폐하는데 이용된다. 스롯틀밸브(1)를 열면 공기의 흡입량이 증가하여 엔진(2)의 회전수가 증가하고, 따라서 엔진(2)과 발전기(5)가 한 축으로 연결되어 있기 때문에(도면에서는 풀리(3)와 풀리벨트(3)로 연결된 것으로 나타냄), 발전기(5)의 회전수가 증가하여 부하에 전원의 공급량이 증가하고, 스롯틀밸브(1)를 닫으면 공기의 흡입량이 감소하여 엔진(2)의 회전수가 감소하고 마찬가지로 발전기(5)의 회전수가 감소하여 부하(6)에 전원의 공급량이 줄어들도록 작용한다.

본원 고안이 사용되는 스롯틀밸브(1)는 엔진(2)에 부착되어 있는 부품으로써 공기의 흡입량을 조절하여 엔진(2)의 회전수를 가변, 그리고 엔진(2)의 동력을 발전기(5)가 전달받으므로, 엔진(2)의 회전수가 변하면 발전기(5)의 회전수도 변하게 된다. 이어 발전기(5)의 회전수가 증가하면 전압(전원 공급 능력 증가)이 증가하고 주파수가 증가하고, 회전수가 감소하면 전원 공급 능력이 저하되고 주파수가 감소( 이때 발전기(5)의 발생 전압의 주파수는 스롯틀밸브(1)가 개방되어 회전 속도가 빠를 때에 60Hz가 발생되도록 미리 설정하고, 스롯틀밸브(1)가 닫혔을 때에는 60Hz보다 낮은 주파수를 발생하도록 미리 엔진의 속도를 설정한다) 하게 된다.

제어기(40)는 크게 전원부(10)와 처리부(20)로 구성되어 있으므로, 전원부(10)는 제어기(40) 전체에 전원을 공급하고 처리부(20)는 부하의 전류를 감지하는 전류 센서(21)를 통해서 입력되는 신호의 크기에 따라서 엔진(2)의 스롯틀밸브(1)를 온오프(ON/OFF) 시킨다. 이 스롯틀밸브(1)는 솔레노이드밸브(30)와 일직선상에 연결되어 있으며, 솔레노이드밸브(30)에 의해서 스롯틀밸브(1)가 제어된다. 부하에 흐르는 전류의 감지는 교류 전류 센서(21)를 이용하여 감지하며, 이 전류 센서(21)는 코아에 코일을 감아서 제작했으며, 코아에 감긴 코일 권수에 따라서 부하의 전류 감지 범위가 결정된다.

전원부(10)는 발전기(5)에서 출력되는 AC 220V를 트랜스(T)를 사용하여 24V의 AC로 전압을 강하시킨 후( 여기서 이 24V는 트랜스(T)를 이용해서 전압 강하시키지만 발전기(5) 자체에서 48V가 나오므로 이를 직접 이용해도 되고, 이 때에는 트랜스(T)가 필요하지 않음), 이를 정류회로(12)에서 직류로 정류시키고 이를 다시 레귤레이터(13)를 거쳐서 완벽한 직류전원으로 변환한다. 여기서 발전기(5)의 회전수가 증가하면 전압이 증가하고, 따라서 전압이 증가하면 트랜스(T)의 출력 전압이 최대 48V까지 증가하므로 이를 직접 수동 소자인 비교기(22)에 인가하면 비교기(22)의 파손이나 솔레노이드밸브(30)의 파열이 초래되므로 이를 보호하기 위해서 레귤레이터(13)를 사용하여 전압을 안정화시켰다. 이렇게 하여 얻어 진 직류전압은 제어기(40)의 두 부분에서 사용된다. 첫째는 제어기(40)를 구성하는 처리부(20)에서 사용되며, 둘째로 솔레노이드밸브(30)를 온 시키기 위한 전원 공급으로 사용된다.

이와 같이 두 부분으로 구분해서 사용한 이유는 솔레노이드밸브(30)에서 소모되는 전력이 크기 때문에 이 솔레노이드밸브(30)를 정상적으로 동작시키기 위해서는 전원부의 트랜스(T)의 용량이 커져야 한다. 따라서 솔레노이드밸브(30)를 작동시켜서 스롯틀밸브(1)를 제어하면 솔레노이드밸브(30)에서 전력 소모가 증가하고, 이 때에는 수동 소자인 비교기(22)의 인가 전압이 떨어지거나 불안정해서 비교기(22)가 오동작을 한다. 그래서 수동소자에서 소모되는 전력량이 작기 때문에 솔레노이드밸브(30)가 동작할 때에도 솔레노이드밸브(30)에서 소모되는 전력의 영향이 수동 소자에 영향을 미치지 않도록 다이오드(D1)를 이용해서 분리시켰으며, 콘덴서(C1)를 이용해서 안정된 전원을 얻었다. 따라서 효율적으로 제어기가 안정된 동작을 하기 위한 전원을 공급하기 위해서 두 부분으로 구분하여 사용하였다.

부하에 설치된 교류 전류센서(21)는 발전기(5)에서 공급되는 부하의 도선에 흐르는 전류 양의 변화에 따라서 전압 강하가 발생한다. 이 센서(21)는 코아에 코일을 감은 것으로 코일의 권수에 해당되는 교류 전압 강하가 출력된다. 그리고 출력된 전압은 교류이기 때문에 반파 정류기(24)와 저역 통과 필터의 평활회로(25)로 된 센서정류기(23)를 이용하여 직류 전압으로 변환하여 비교기(22)의 네가티브 단자 입력에 인가된다.

제어기(40)는 전원 공급 직류전원(Vdd)을 저항(R1, VR1)을 통한 분배전압을 참조 전압으로 비교기(22)의 포지티브 단자의 입력으로 이용한다. 비교기(22)는 두 입력 단자의 전압을 비교하여 포지티브 입력 단자 전압이 네가티브 입력 단자 전압보다 크면 비교기의 출력은 포지티브 전압을 출력하고, 만일 네가티브 입력 단자가 크면 비교기는 네가티브 전압을 출력한다.

또 비교기(22)는 수동 소자이기 때문에 전원 공급 전압의 범위 내 에서 동작한다. 그래서 이 동작 전압 이상이 비교기(22)에 입력되는 것을 방지하기 위해서가변 저항(VR1) 앞단에 제너다이오드(ZD1)를 이용해서 전압을 클리핑시켰다. 가변 저항(VR1)을 가변하여 비교기(22)의 포지티브 입력 단자에 참조 전압(Reference Voltage)의 크기를 가변할 수 있으며, 이는 전류센서(21)에서 얻은 전압이 코아에 감긴 코일의 권수에 따라 변하기 때문에 사용자가 외부에서 부하에 필요한 전류의 양에 따라 스롯틀 밸브()의 개폐 시점을 조정할 수 있도록 하기 위해서 가변 저항(VR1)을 사용했다. 이 참조 전압을 조정하여 부하에 흐르는 전류의 양이 일정 치 이상일 경우는 부하에 스롯틀 밸브(1)를 오프하여 발전기(5)의 회전 속도를 증가시켜서 부하에 충분한 전원을 공급하고, 부하에 흐르는 전류의 양이 일정치 이하일 경우 스롯틀 밸브(1)를 온 하여 발전기(5)의 회전 속도를 낮추어서 연료의 소비나 소음의 감쇠를 꾀한다.

비교기(22)의 출력은 솔레노이드밸브(30)를 조정하기 위해서 트랜지스터(26)에 입력된다. 이 트랜지스터(26)는 솔레노이드밸브(30)의 코일에 직류 전류를 흐르도록 하여 전자석을 이루게 하고, 이 전자석에 의해서 솔레노이드밸브(30)가 개폐되며, 이 개폐 작용에 의해서 엔진(2)의 스롯틀 밸브(1)가 작동된다.

부하에 일정 전류 이상 흐를 경우 스롯틀 밸브를 제어하여 발전기의 회전수를 증가시킴으로써 부하에 충분한 전원 공급을 가능토록 하는 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치를 제공한다.

본 고안은 또한 부하에 일정 전류 이하가 흐를 경우 이는 부하가 없을경우(무 부하)이므로 발전기의 회전수를 줄여서 소음의 감쇠와 연료의 절감을 가능토록 하는 경제적인 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치를 제공한다.

Claims (1)

1. 발전기 제어장치에 있어서,

   발전기 출력을 직류전원(Vdd)으로 제공하는 전원부(10)와;

   전원부를 통한 직류전원을 인가 받아 구동하고 발전기 출력단에서 인식하는 교류전류센서(21)를 통하여 처리하는 처리부(20)와;

   처리부(20)의 작동에 연동하여 스롯틀밸브(1)의 개폐를 구동하는 솔레노이드밸브(30)를 포함하여 구성하고;

   상기 처리부(20)는 발전기의 출력이 있는지를 출력단에서 인식하는 교류 전류센서(21), 교류 전류센서(21)의 출력이 있을 때 이를 정류하여 비교기(22)의 네거티브 단에 제공하는 센서 정류기(23), 발전기(5) 출력을 감압시켜 정류한 직류전원을 저항(R1, VR1)으로 분배하여 포지티브단에 인가 받아 발전기(5)의 부하 작동시 스위칭 트랜지스터(26)를 구동하는 출력을 제공하는 비교기(22), 엔진회전수를 높이도록 스롯틀밸브(1)의 개도를 넓히는 솔레노이드밸브(30)를 구동하는 트랜지스터(26)로 이루어져 부하(6) 작동시에만 발전기(5) 회전수가 증가하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.