KR20100130052A - 내연기관의 냉각수 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 냉각수 예열장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 엔진과 상기 엔진을 냉각시키는 냉각수단 사이에 구비되어 상기 냉각수단과 엔진을 순환하는 냉각수를 예열하게 하는 내연기관의 냉각수 예열장치에 있어서, 상기 엔진 동작과 동시에 작동되어 상기 엔진과 냉각수단 사이를 벨브에 의해 차단한 상태로 상기 냉각수단 측의 냉각수를 예열하게 하게 하는 열확산부를 갖는 예열수단; 상기 예열수단에 의해 냉각수가 특정 온도에 도달하면 예열수단의 동작을 차단하게 하는 바이메탈; 및 상기 예열수단을 히팅하는 히터;를 포함하며, 상기 예열수단은 히트 파이프로 이루어진다.

엔진, 내연기관, 예열수단, 열확산수단, 히트 파이프

Description

내연기관의 냉각수 예열장치{Cooling water preheater of the internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 냉각수 예열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수 및 엔진 예열시간을 단축시켜 엔진 효율을 단시간에 증대시킬 수 있게 하는 내연기관의 냉각수 예열장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관은 연료를 연소시켜서 생긴 연소가스 그 자체가 직접 피스톤 또는 터빈블레이드(깃) 등에 작용하여 연료가 가지고 있는 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 기관을 말한다. 실린더 내에서 연료와 공기와의 혼합기체에 점화하여 폭발시켜서 피스톤을 움직이는 왕복운동형 기관을 가리킬 때가 많으나, 가스터빈·제트기관·로켓 등도 내연기관이다.

또한 내연기관을 사용하는 연료에 의해 가스기관·가솔린기관·석유기관·디젤기관 등으로 분류된다. 석유·가스·가솔린 기관은 점화플러그(점화전)에 의해 전기불꽃으로 점화되고, 디젤기관은 연료를 고온·고압의 공기 속에 분사하여 자연발화시킨다. 피스톤의 행정·동작에 따라 4행정·2행정 사이클 방식이 있다.

이러한 내연기관은 연료의 연소시 고온 고압이 발생하기 때문에 이를 냉각하 기 위한 냉각수단이 엔진 블록 전체를 감싸는 구조를 하고 있으며, 냉각수단을 통해 냉각수를 순환시켜 엔진을 냉각시키도록 하고 있다. 통상 내연기관의 엔진 효율은 냉각 상태일 때보다 일정한 온도에 있을 때 증대되게 되는데 이를 일정하게 유지시키기 위해서도 냉각수단이 꼭 필요하게 된다.

그러나 일반적인 내연기관은 초기 동작에서 일정 온도 범위까지 상승하는데 상당한 시간이 소요되고 온도가 상승하더라도 냉각수의 온도를 내연기관의 엔진 동작에 의해 가열 일정한 온도 범위까지 상승시켜야 하기 때문에 계절에 따라 다소 차이는 있지만 동절기에는 5분 이상의 엔진 예열시간이 필요한 경우도 발생한다. 이 때문에 엔진의 연료 효율이 떨어지고 엔진 동작 효율도 저하되는 문제점이 있다.

이를 보완하기 위하여 엔진 블록과 냉각수단 사이에 냉각수를 가열하게 하는 별도의 냉각수 가열수단을 구비한 기술이 다수 개발되었으나 이 또한 엔진 효율 증대에는 크게 기여하지 못하는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉각수 및 엔진 예열시간을 단축시켜 엔진 효율을 단시간에 증대시킬 수 있게 하는 내연기관의 냉각수 예열장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따르면, 엔진과 상기 엔진을 냉각시키는 냉각수단 사이에 구비되어 상기 냉각수단과 엔진을 순환하는 냉각수를 예열하게 하는 내연기관의 냉각수 예열장치에 있어서, 상기 엔진 동작과 동시에 작동되어 상기 엔진과 냉각수단 사이를 벨브에 의해 차단한 상태로 상기 냉각수단 측의 냉각수를 예열하게 하게 하는 열확산부를 갖는 예열수단; 상기 예열수단에 의해 냉각수가 특정 온도에 도달하면 예열수단의 동작을 차단하게 하는 바이메탈; 및 상기 예열수단을 히팅하는 히터;를 포함하며, 상기 예열수단은 히트 파이프로 이루어진다.

또한 상기 열확산부는 소결 형태(sinter powder type)로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 열확산부는 그루브 형태(grooved tube type)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 예열수단은 입구라인 또는 출구라인 각각에 구비되거나 또는 입구라인 과 출구라인 중 어느 하나에 선택적으로 구비되게 한다.

또한 예열수단은 복수개로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 냉각수 및 엔진 예열시간을 단축시켜 엔진 효율을 단시간에 증대시킬 수 있게 하는 효과가 있다.

또한 다수개의 분할된 가열수단을 통해 가열 효율을 증대시킴으로써 가열수단이 차지하는 공간을 최소화하게 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 냉각수 예열장치를 나타내는 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 예열장치를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 본 발명은 다수개의 실린더에 의해 동작하는 엔진(20)과 상기 엔진과 입구라인(11)과 출구라인(12)에 의 해 연결되어 엔진(20) 동작시 냉각수를 순환시켜 엔진을 냉각하게 하는 냉각수단(20)과 상기 입구라인(11)과 출구라인(12) 각각에 구비되어 냉각수 순환을 단속하게 하는 밸브(13)와 상기 밸브(13) 전에 구비되어 상기 냉각수단(20) 측의 냉각수를 히터(40)를 이용해 예열하게 하는 예열수단(30)으로 이루어진다.

또한 상기 예열수단(30)에는 바이메탈(32)이 구비되어 상기 예열수단이 냉각수를 특정 온도 범위까지 상승시키면 바이메탈 동작에 의해 히터 동작을 차단하게 하고 있다.

그리고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 예열수단(30)은 히트 파이프로 이루어지며 히트 파이프 내부에 열확산부(31)를 형성하고 있게 된다. 상기 열확산부는 소결 형태 또는 그루브 형태 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 예열수단을 구리 또는 알루미늄 등을 이용해 열 전달 효율을 증대시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 예열수단(30,30')을 복수개 마련한 후 예열수단을 서로 적층되는 구조를 하게 함으로써 예열수단이 차지하는 공간을 최소화며 냉각수단을 순환하는 냉각수 예열을 더욱 효율적으로 실시할 수 있게 한다.

예컨대 상기 엔진(20) 동작과 동시에 엔진 측의 냉각수와 냉각수단(10) 측의 냉각수를 밸브(13)를 이용해 서로 차단되게 하고 이와 동시에 히터(40)가 동작되게 한다. 이때 히터 동작은 도시하고 있지는 않지만 배터리에 의해 전원을 공급받게 된다.

상기 밸브(13)에 의해 차단된 입구라인(11)과 출구라인(12)은 냉각수단(20) 측으로만 냉각수가 순환되고, 엔진 측의 냉각수는 엔진 측에서만 순환하게 된다. 즉, 출구라인(12)에 구비된 예열수단(30)을 히터(40)가 가열하게 되면 예열수단에 충진된 냉각수가 가열되며 냉각수단(10) 측으로 순환하며 온도를 상승시키게 되고, 엔진 측의 냉각수는 엔진 동작에 의해 냉각수가 가열되며 온도를 상승시키게 된다. 그리고 예열수단을 가열하는 히터가 냉각수의 가열을 원하는 온도 범위까지 상승하게 되면 바이메탈이 동작하여 히터에 공급되는 전원을 차단시켜 예열수단의 가열을 중지하게 하고, 이와 동시에 밸브(13)가 개방되며 엔진 측과 냉각수단 측이 연통되어 냉각수가 냉각수단과 엔진을 순환할 수 있게 한다.

따라서 엔진의 구동만을 통해 전체 냉각수를 원하는 온도 범위까지 상승시키는 것보다 냉각수단 측과 엔진 측을 분리한 상태로 냉각수 온도를 상승시키는 것이 효율적이고 이를 통해 연료 효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진 구동에 적합한 최적의 상태로 냉각수 온도를 빠르게 상승시킬 수 있게 된다.

여기서 상기 예열수단은 입구라인 또는 출구라인 중 선택된 어느 하나에 구비되거나 또는 각각 구비되게 하는 것이 가능하며, 상기 예열수단을 사용조건에 따라 복수개 구비시켜 냉각수 가열 시간을 단축시킬 수 있게 할 수도 있다.

또한 복수개의 예열수단은 도면상에 기재하고 있지는 않지만 각각이 병렬 배치된 상태에서 각각의 단부와 단부가 서로 연결되게 하여 하나의 연결라인을 형성시킴으로써 전체 가열 체적은 넓게 형성하되 차지하는 공간을 작게 하는 것이 가능하다.

본 발명은 상기에 기술된 실시 예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 냉각수 예열장치를 나타내는 블록도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 예열장치를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 다른 실시예를 나타내는 개략도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 냉각수단 11 : 입구라인

12 : 출구라인 13 : 밸브

20 : 엔진 30 : 예열수단

31 : 열확산부 32 : 바이메탈

40 : 히터

Claims (5)

1. 엔진과 상기 엔진을 냉각시키는 냉각수단 사이에 구비되어 상기 냉각수단과 엔진을 순환하는 냉각수를 예열하게 하는 내연기관의 냉각수 예열장치에 있어서,

   상기 엔진 동작과 동시에 작동되어 상기 엔진과 냉각수단 사이를 벨브에 의해 차단한 상태로 상기 냉각수단 측의 냉각수를 예열하게 하게 하는 열확산부를 갖는 예열수단;

   상기 예열수단에 의해 냉각수가 특정 온도에 도달하면 예열수단의 동작을 차단하게 하는 바이메탈; 및

   상기 예열수단을 히팅하는 히터;를 포함하며,

   상기 예열수단은 히트 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각수 예열장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열확산부는 소결 형태(sinter powder type)로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각수 예열장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열확산부는 그루브 형태(grooved tube type)로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각수 예열장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 예열수단은 입구라인 또는 출구라인 각각에 구비되거나 또는 입구라인 과 출구라인 중 어느 하나에 선택적으로 구비되게 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각수 예열장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 예열수단은 복수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각수 예열장치.

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