KR20120114500A - 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치 - Google Patents

광투과흡수식 오일 미스트 검출장치 Download PDF

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김영탁
박주원
이영우
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Abstract

본 발명은 오일 미스트 검출장치에 관한 것으로, 이는 디젤엔진의 크랭크실 내에 배치되도록 삽입설치되는 오일 미스트 도입부를 가진 하우징, 이 오일 미스트 도입부에 형성한 투광창의 기부 쪽 외측에 이격되게 배치한 발광소자 및 수광소자, 하우징 내 단부에 설치되어 발광소자로부터 투광창을 통해 오일 미스트 도입부 내의 검출영역에 조사되는 광이 검출영역에 존재하는 오일 미스트를 투과하여 발생하는 투과광의 경로를 변경시켜 수광소자에 조사되게 하는 반사부재 또는 도파관을 포함하여서, 디젤엔진의 크랭크실 내에 직접 삽입설치되어 측정이 정확하고 용이할 뿐만 아니라, 장치의 소형화가 가능하게 되며, 디젤엔진이 정지하더라도 투광창의 오염도를 직접 측정할 수 있어 유지보수성이 향상되는 효과가 있게 된다.

Description

광투과흡수식 오일 미스트 검출장치 {Oil mist detector using transmission and absorption of light}
본 발명은 예컨대 선박 등에 사용되는 대형 디젤엔진의 내부에서 윤활유가 가열되어 발생하는 오일 미스트를 검출하는 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정이 정확하고 용이한 광투과흡수식을 채택하면서, 투광창의 오염도를 직접 측정할 수 있고 소형화가 가능하게 되는 오일 미스트 검출장치에 관한 것이다.
선박 등에 사용되는 대형 디젤엔진이 정상적으로 운전될 경우에 크랭크실 내에는 200 미크론 정도로 크기가 비교적 큰 오일 미스트가 존재하며 점화원에 의한 폭발 가능성은 거의 없다. 그러나 디젤엔진의 크랭크축, 베어링 등에 이상이 생겨 이로 인해 발생하는 마찰열로 크랭크실이 350 ℃ 정도로 과열되면 과열된 면과 접촉하는 윤활유가 기화되어 크기가 6 ~ 10 미크론 정도로 작아지며, 일부는 수소나 아세틸렌과 같은 폭발성 가스로 분해되고, 이어서 디젤엔진이 계속 과열되면 500 ℃ 이하에서 폭발이 일어난다.
따라서, 근래에는 대형 디젤엔진을 사용하고 있는 선박 등에는 오일 미스트를 감지하여 일정 이상의 농도가 되면 경보를 통해 알려줄 수 있는 오일 미스트 검출장치를 설치하는 것이 의무화되어 있다.
이러한 오일 미스트 검출장치는 크게 광투과흡수식과 광산란식으로 구분된다.
광투과흡수식은 발광소자와 수광소자를 적당한 거리를 두고 대향시키어, 이들 소자 사이에서 오일 미스트의 유무를 투과광의 감쇠에 의하여 검지하는 방식이다.
도 1은 종래기술에 따른 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치의 한 예에 대한 작동원리를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 디젤엔진의 크랭크실(미도시)에서 추출된 오일 미스트(M)는 오일 미스트 검출장치(10)의 기준튜브(1)와 측정튜브(2)를 각각 통과하고, 수광소자(4)에서 받아들여지는 광량의 감쇠에 따라 오일 미스트(M)의 농도 또는 불투명도가 확인되게 된다. 발광소자(3)에서 나온 광의 산란을 막기 위하여 거울(5)이 사용될 수 있으며, 수광소자(4)는 광의 세기에 비례하여 출력전압이 생성되는 원리로 오일 미스트(M)의 농도를 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 오일 미스트 검출장치(10)는 디젤엔진의 외부에 장착되면서 포트를 매개로 하여 각 크랭크실에 연통되는 파이프(6)에 의해 기준튜브(1) 및 측정튜브(2)로 오일 미스트(M)를 흡입하게 되는데, 이러한 오일 미스트(M)의 흡입을 위해 팬(7) 또는 펌프를 구비하고 있다.
이러한 구조의 오일 미스트 검출장치(10)에서는 각 크랭크실의 포트와 연통된 파이프(6)를 통해 오일 미스트(M)를 연속적으로 흡입할 수는 있지만, 측정튜브(2)까지 이동해야 하는 거리 때문에 판독이 지연되고, 파이프(6)를 통과하면서 응축되려는 오일 미스트(M)로 인하여 농도가 변화되어 판독이 부정확하게 된다. 또한, 오일 미스트 검출장치(10) 내에 팬(7) 또는 펌프를 구비하고 있어 전체 장치의 크기를 줄이는 것에 한계가 있다.
전술한 구조적 문제로 인하여 야기되는 판독의 지연과 결합한 판독의 부정확성 때문에 잘못된 정보를 남발하여 제어시스템이 정상적으로 작동되는 것처럼 잘못 감지하는 동안 디젤엔진에서 갑작스런 폭발이 발생할 수 있다.
한편, 광산란식은 발광소자로부터 검출영역에 광을 조사함과 동시에, 그 검출영역에 존재하는 오일 미스트에 조사광이 닿아 발생하는 산란광을 수광소자가 받아들이는 것에 의해 오일 미스트를 검출하는 방식이다.
그런데 오일 미스트가 도입되는 검출영역이 예를 들어 좁은 공간이라면, 발광소자와 수광소자를 거의 90도로 교차시키기 때문에, 공간 내벽의 산란광이 오일 미스트가 존재하지 않는 경우에도 수광소자에 많이 입사하고, 이러한 산란광에 의한 출력 레벨이 오염의 영향으로 변동이 심해 오동작하는 경우가 많다.
또한, 전술한 어떤 방식에 있어서도, 발광소자와 수광소자를 서로 어느 정도 떨어뜨려 위치시켜야 하기 때문에, 이들 소자를 하나의 하우징에 설치하도록 구성하면 하우징이 커지고, 별도로 한다면 디젤엔진 등에 설치하기가 복잡해짐과 더불어, 발광소자와 수광소자의 설치 위치에 대한 정밀도의 문제 등도 생길 수 있다.
또, 투광창이나 렌즈 등의 오염으로 인하여 감도가 저하한 오일 미스트 검출장치는 투광창 등을 세척함으로써 재차 사용하는 것이 가능한데, 종래기술에 따른 대부분의 오일 미스트 검출장치는 감도가 저하되어 있음을 알 수 없다고 하는 결점이 있어, 정기적인 세척이나 유지보수가 필수적이다. 더구나, 광산란식 오일 미스트 검출장치의 경우에는 투광창이나 렌즈 등의 오염을, 오일 미스트로부터 산란되는 산란광이 반드시 있어야 하는 작동 원리상 디젤엔진의 정지시에는 측정할 수 없고, 오염의 여부 또는 감도의 저하 등에 상관없이 소정의 운전시간에 맞춰 주기적으로 유지보수가 이루어져야 하는 불편함이 있다.
이에 본 발명은, 발광소자와 수광소자를 인접하게 배치하고 광경로를 변경시켜 주는 수단을 구비함으로써, 광투과흡수식이 갖는 문제점을 해결함과 동시에 측정이 정확하고 용이할 뿐만 아니라 투광창의 오염도를 직접 측정할 수 있고 소형화가 가능한 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 오일 미스트 검출장치는, 디젤엔진의 크랭크실 내에 배치되도록 삽입설치되는 오일 미스트 도입부를 가진 하우징, 상기 오일 미스트 도입부에 형성한 투광창의 기부 쪽 외측에 이격되게 배치한 발광소자 및 수광소자, 상기 하우징 내 단부에 설치되어 상기 발광소자로부터 상기 투광창을 통해 상기 오일 미스트 도입부 내의 검출영역에 조사되는 광이 상기 검출영역에 존재하는 오일 미스트를 투과하여 발생하는 투과광의 경로를 변경시켜 상기 수광소자에 조사되게 하는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 오일 미스트 검출장치는, 디젤엔진의 크랭크실 내에 배치되도록 삽입설치되는 오일 미스트 도입부를 가진 하우징, 상기 오일 미스트 도입부에 형성한 제1투광창의 기부 쪽 외측에 이격되게 배치한 발광소자 및 수광소자, 상기 하우징 내 단부에 설치되어 상기 발광소자로부터 상기 제1투광창을 통해 상기 오일 미스트 도입부 내의 검출영역에 조사되는 광이 상기 검출영역에 존재하는 오일 미스트를 투과하여 발생하는 투과광의 경로를 변경시켜 상기 수광소자에 조사되게 하는 도파관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 발광소자와 수광소자를 인접하게 배치하고 광경로를 변경시켜 주는 반사부재 또는 도파관을 구비함으로써, 광투과흡수식이 갖는 문제점들을 해결함과 동시에, 디젤엔진의 크랭크실 내에 직접 삽입설치되어 측정이 정확하고 용이할 뿐만 아니라, 다수의 파이프와 팬 또는 펌프가 필요 없게 되어 소형화가 가능하게 되는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 디젤엔진이 정지하더라도 투광창의 오염도를 직접 측정할 수 있어, 오염의 여부 또는 감도의 저하 등에 맞춰 유지보수가 이루어질 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치의 한 예에 대한 작동원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 오일 미스트 검출장치가 적용된 마스터 제어시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(100)는 예를 들면 선박용 디젤엔진(D: 도 4 참조)의 크랭크실(C)에 장착되는 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치이고, 베어링의 과열 등에 의해 크랭크실(C) 내부에서 발생하는 오일 미스트(M)를 검출하기 위해 사용된다.
구체적으로 오일 미스트 검출장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 크랭크실(C)의 내벽에서부터 크랭크실(C) 내 공간의 안쪽으로 대략 수평하게 돌출하도록 외팔보 지지형태로 설치되게 된다. 이하에서는, 크랭크실(C)의 내벽으로부터 멀리 떨어진 부분을 '단부(端部)'라 칭하고, 크랭크실(C)의 내벽에 인접하거나 크랭크실(C)의 바깥쪽을 향한 부분을 '기부(基部)'라 칭한다.
오일 미스트 검출장치(100)는 크랭크실(C)의 벽에 형성한 구멍(C1)을 매개로 하여 외부로부터 관통시켜서 그 대부분이 크랭크실(C)의 안쪽에 위치되도록 장착되는 원통 모양의 검출부(110)와, 이 검출부(110)에서 기부 쪽에 결합되어 크랭크실(C)의 외부에 설치되는 대략 박스 모양의 제어장치(120: 도 4 참조)를 구비하고 있다.
검출부(110)는 오일 미스트(M)를 내부에 도입 확산할 수 있도록 구성한 오일 미스트 도입부(130)를 형성하고 있다. 또, 검출부(110)는 이 오일 미스트 도입부(130)를 기준으로 해서, 기부 쪽에 소자 수용실(140)을 구비하고 있으며, 그 반대쪽 단부에는 반사부재(151)를 설치한 광경로실(150)을 구비하고 있다.
오일 미스트 도입부(130)에는 투광창(131)이 설치되고, 그 외측, 즉 기부 쪽에 소자 수용실(140)이 배치된다. 결과적으로, 오일 미스트 도입부(130)와 소자 수용실(140)은 필름과 같은 박판 형상의 투명판재로 형성한 투광창(131)에 의해 나누어지고 있으며, 소자 수용실(140) 내에서 투광창(131)을 향하여 발광소자(141) 및 수광소자(142)를 이격되게 나란히 배치하도록 하고 있다.
발광소자(141)는 그 발광면을 투광창(131)으로 향하여 배치되어 있다. 예를 들면, 이러한 발광소자(141)로는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode) 등이 사용될 수 있고, 오일 미스트(M)의 입자 지름에 적합한 파장 대역광을 발하는 것이 좋다.
수광소자(142)는 그 수광면을 투광창(131)으로 향하여 배치되어 있다. 예를 들면, 이러한 수광소자(142)로는 PD(Photo Diode)가 사용될 수 있는데, 수광면으로 받은 광의 강도에 상응한 전기신호를 출력하게 된다. 물론, 수광소자(142)는 이에 한정되지 않으며, 예컨대 CCD 등과 같은 임의의 수광소자를 이용하여도 무방하다.
이들 발광소자(141)와 수광소자(142)는 조사하는 조사광의 광축 및 받아들여지는 투과광의 광축이 서로 대략 평행이 되도록 병렬로 배치되어 있고, 도 2에 개략적으로 나타낸 것처럼 소자 수용실(140)은 검출부(110)의 길이방향 축선을 따라 배치한 구획판(145)에 의해 구획되어 있다.
또, 발광소자(141)의 발광면과 투광창(131) 사이에는 시준렌즈(Collimating Lens)로 이루어진 제1렌즈(143)가 배치되어 있어서, 발광소자(141)로부터 나온 조사광이 반사부재(151)를 향해 평행하게 뻗어나간다. 즉, 발광소자(141)로부터 발생한 광은 발산광이 되는데, 제1렌즈(143)에 의해 발산광이 평행한 조사광으로 전환되어 투광창(131)을 통해 오일 미스트 도입부(130)를 지나 단부 쪽에 설정된 광경로실(150)로 조사되게 된다. 제1렌즈(143)는 볼록렌즈와 오목렌즈 등 2개 이상의 렌즈가 조합되어 구성되거나, 비구면렌즈 등과 같이 단일 렌즈로 구성될 수 있다.
검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 조사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 검출부(110)의 단부 쪽 광경로실(150)에 배치한 반사부재(151)에서 반사되어 수광소자(142)로 조사되게 되어 있다. 여기서, 반사부재(151)는 유리 또는 광학 플라스틱으로 만들어진 거울, 예컨대 알루미늄이나 은과 같은 재질로 된 금속제 연마판, 플라스틱 모재 상에 금속의 박막을 사용하여 형성한 반사판 등으로 이루어질 수 있다. 반사부재(151)는 대략 원뿔형으로 형성되어 검출부(110) 내 단부에 삽입 설치되게 된다.
수광소자(142)의 수광면과 투광창(131) 사이에는 수렴렌즈로 이루어진 제2렌즈(144)가 배치되어 있어서, 반사부재(151)로부터 반사되고 오일 미스트(M)를 투과한 투과광이 수광소자(142)를 향해 수렴되어 집속되게 된다. 즉, 반사부재(151)로부터 반사된 광은 반사광으로 되는데, 이 반사광은 투광창(131)을 향해 다시 평행하게 입사한다. 이때에도, 검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 반사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 투광창(131)을 통과한 후 소자 수용실(140) 내에 배치한 제2렌즈(144)에 의해 수렴되고 집속되어 수광소자(142)에 조사되게 되어 있다. 제2렌즈(144)는 볼록렌즈와 오목렌즈 등 2개 이상의 렌즈가 조합되어 구성되거나, 비구면렌즈, 볼록렌즈 등과 같이 단일 렌즈로 구성될 수 있다.
이와 같이 하여, 수광소자(142)에서 받아들여진 투과광이 그 강도에 상응한 전기신호인 검출신호로 변환되고, 이 검출신호가 제어장치(120)로 전달되어, 궁극적으로 마스터 제어시스템(S)에서 오일 미스트(M)의 상태를 표시할 수 있게 된다.
검출부(110)는 하우징(111)을 포함하고 있는바, 이 하우징(111)은 단부가 막힌 원통 모양을 이루고 있으며, 하우징(111)의 기부는 전술한 디젤엔진(D)의 크랭크실(C)에 형성한 구멍(C1)에 장착할 수 있도록 나사산을 갖춘 볼트부(112)에 결합되게 된다. 하우징(111) 내에는 발광소자(141) 및 수광소자(142)의 근방에 하우징(111)의 길이방향 축선에 대해 직각으로 배치한 발광소자용 PCB(147)와 수광소자용 PCB(148), 그리고 이들 사이를 양분하는 구획판(145)을 구비한다. 각 PCB(147, 148)는 발광소자(141)와 수광소자(142)에 각각 전원을 공급하면서 이들 발광소자(141)와 수광소자(142)를 지지하는 역할도 수행한다.
또한, 하우징(111)은 내부로 오일 미스트(M)를 유도하는 유입구멍(133)과, 외부로 오일 미스트(M)를 배출하는 배출구멍(134)이 구비되어 있다. 이들 유입구멍(133)과 배출구멍(134)은 검출영역의 근방에 형성되어 오일 미스트 도입부(130)를 구성한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(100)는, 오일 미스트 도입부(130) 내에 오일 미스트가 존재하지 않는 상태, 즉 디젤엔진(D)의 정지시에도 발광소자(141)로부터의 광이 반사부재(151)에 의해 반사된 후 수광소자(142)에 조사되도록 되어 있어, 투광창(131)의 오염도를 직접 측정할 수 있다.
제어장치(120)는 수광소자(142)로부터 수광량에 비례한 검출신호를 수신하여 증폭하는 증폭회로 또는 증폭기, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시켜 주는 AD 변환기, 이렇게 변환된 신호를 마스터 제어시스템(S)으로 송신하고 마스터 제어시스템(S)으로부터 제어신호를 수신하는 통신모듈 등을 포함하고 있다.
도 4에 개략적으로 나타낸 마스터 제어시스템(S)은 각 오일 미스트 검출장치로부터 전달받은 오일 미스트(M)의 농도를 연산하고, 결과치의 출력 요구에 대해 오일 미스트(M)의 농도를 출력하며, 투광창(131)의 오염을 연산하여 출력하게 된다. 이를 위해 마스터 제어시스템(S)은 통상적으로 CPU, 내부 메모리, 입출력 인터페이스, 통신모듈 등으로 이루어지는 다목적 또는 전용의 컴퓨터이고, 내부 메모리의 소정 영역에 저장되어 있는 프로그램에 근거하여 CPU나 그 주변기기 등이 작동하게 됨으로써 신호의 접수부, 오염 이상치 및 농도 이상치의 저장부, 오염 이상과 농도 이상의 판단부 등으로 기능하게 된다.
추가로, 마스터 제어시스템(S)은 판단부로부터 판단신호를 취득하여, 작업자 등에게 투광창(131)이 소정 이상으로 오염되어 있는 것을 알려줌과 더불어 검출된 오일 미스트(M)의 농도가 농도 이상치를 초과하는 것을 알려주는 경보수단을 구비할 수도 있다. 이러한 경보수단으로는, 예를 들어 화면상에 표시하는 것, 빛을 발하는 것, 혹은 소리를 발하는 것 등을 고려할 수 있다. 특히, 오일 미스트 검출장치의 제어장치(120)에 직접 램프(미도시)를 장착하여 경보수단으로 사용하여도 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(100)의 작동에 대해 설명한다.
우선, 투광창(131)의 오염도는 오일 미스트가 없는 상태(즉 디젤엔진(D)의 정지시)에서 오일 미스트 검출장치(100)를 작동시켜 검출한다. 특히, 디젤엔진(D)을 장기간 정지시킨 후 다시 작동시키기 전에, 작업자가 미리 설정한 오염 이상치와 현재의 검출신호가 나타내는 측정치를 비교하여, 투광창(131)이 소정 이상으로 오염되어 있는지를 판단한다. 만일, 마스터 제어시스템(S)에서 측정치가 오염 이상치를 초과하는 것으로 판단한 때에는 그 판단신호를 경보수단으로 출력함으로써, 경보수단을 통해 작업자에게 알린다. 이에 따라 작업자는 투광창(131)이 소정 이상으로 오염되어 있음을 알 수 있고, 필요한 유지보수를 적절히 시행하게 된다.
또한, 디젤엔진(D)의 작동시(오일 미스트(M)가 있는 상태)에는, 통상적인 오일 미스트(M)의 검출을 실시한다. 구체적으로, 마스터 제어시스템(S)의 제어에 의해 본 발명의 제1실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(100)에 전원이 인가되면, 발광소자용 PCB(147)를 통해 발광소자(141)에 전원이 인가되면서 발산광이 조사된다. 이 발산광은 제1렌즈(143)에 의해 평행한 조사광으로 전환되어 투광창(131)을 통해 오일 미스트 도입부(130)를 지나 단부 쪽 광경로실(150)로 조사되게 된다. 이때, 검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 조사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 검출부(110)의 단부에 배치한 반사부재(151)에서 반사되어 수광소자(142) 쪽으로 180° 방향이 바뀌어 조사되게 된다.
반사부재(151)로부터 반사되어 온 평행한 반사광은 투광창(131)을 향해 평행하게 입사한다. 이때에도, 검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 반사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 투광창(131)을 통과한 후 소자 수용실(140) 내에 배치한 제2렌즈(144)에 의해 수렴되고 집속되어 수광소자(142)에 조사되게 된다.
수광소자(142)에서 받아들여진 투과광은 그 강도에 상응한 전기신호인 검출신호로 변환되고, 이 검출신호가 제어장치(120)로 전달되게 된다. 제어장치(120)에서는 검출신호를 수신하여 증폭하고, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시켜 주며, 이렇게 변환된 신호를 마스터 제어시스템(S)으로 송신하게 된다.
마스터 제어시스템(S)에서는, 제어장치(120)로부터 수신된 신호를 판단부로 출력하고, 이 판단부는 오일 미스트(M)의 측정시에 있어서도 측정치와 농도 이상치를 비교하여, 측정치가 농도 이상치를 초과하는 것으로 판단한 때에는 그 판단신호를 경보수단으로 출력함으로써, 경보수단을 통해 작업자에게 알린다.
한편, 측정치가 농도 이상치를 하회하면, 판단부는 판단신호를 경보수단에 출력하지 않고 그대로 측정을 계속한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(200)도 예를 들면 선박용 디젤엔진(D)의 크랭크실(C)에 장착되는 광투과흡수식 오일 미스트 검출장치이고, 베어링의 과열 등에 의해 크랭크실(C) 내부에서 발생하는 오일 미스트(M)를 검출하기 위해 주로 사용된다. 본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(200)를 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 오밀 미스트 검출장치(100)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
구체적으로 오일 미스트 검출장치(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이 크랭크실(C)의 벽에 형성한 구멍(C1)을 매개로 하여 외부로부터 관통시켜서 그 대부분이 크랭크실(C)의 안쪽에 위치되도록 장착되는 원통 모양의 검출부(110)와, 이 검출부(110)에서 기부 쪽에 결합되어 크랭크실(C)의 외부에 설치되는 대략 박스 모양의 제어장치(120: 도 4 참조)를 구비하고 있다.
검출부(110)는 오일 미스트(M)를 내부에 도입 확산할 수 있도록 구성한 오일 미스트 도입부(130)를 형성하고 있다. 또, 검출부(110)는 이 오일 미스트 도입부(130)를 기준으로 해서, 기부 쪽에 소자 수용실(140)을 구비하고 있으며, 그 반대쪽 단부에는 도파관(251)을 설치한 광경로실(150)을 구비하고 있다.
오일 미스트 도입부(130)에는 한 쌍의 투광창(231, 232)이 설치되는데, 오일 미스트 도입부(130)를 사이에 두고 제1투광창(231)과 제2투광창(232)은 서로 마주보게 배치된다. 제1투광창(231)의 외측, 즉 기부 쪽에 소자 수용실(140)이 배치되는 한편, 제2투광창(232)의 외측, 즉 단부 쪽에 광경로실(150)이 배치된다. 결과적으로, 오일 미스트 도입부(130)와 소자 수용실(140), 그리고 오일 미스트 도입부(130)와 광경로실(150)은 필름과 같은 박판 형상의 투명판재로 형성한 투광창들(231, 232)로 각각 나누어지고 있다. 소자 수용실(140) 내에는 제1투광창(231)을 향하여 발광소자(141) 및 수광소자(142)를 이격되게 나란히 배치하도록 하고 있다. 또, 광경로실(150)에서는 도파관(251)의 콜리메이터(Collimator: 252)가 제2투광창(232)을 향하여 배치되어 있다.
발광소자(141)의 발광면과 제1투광창(231) 사이에는 시준렌즈로 이루어진 렌즈(243)가 배치되어 있어서, 발광소자(141)로부터 나온 조사광이 도파관(251)을 향해 평행하게 뻗어나간다. 즉, 발광소자(141)로부터 발생한 광은 발산광이 되는데, 렌즈(243)에 의해 발산광이 평행한 조사광으로 전환되어 제1투광창(231)을 통해 오일 미스트 도입부(130)를 지나가게 되고, 이어서 제1투광창(231)을 통해 단부 쪽에 설정된 광경로실(150)로 조사되게 된다. 렌즈(243)는 볼록렌즈와 오목렌즈 등 2개 이상의 렌즈가 조합되어 구성되거나, 비구면렌즈 등과 같이 단일 렌즈로 구성될 수 있다.
검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 조사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 검출부(110)의 단부 쪽 광경로실(150)에 배치한 도파관(251)을 따라 진행하여 수광소자(142)로 조사되게 되어 있다. 여기서, 도파관(251)은 얇은 금속관이나 동축 케이블 등으로 이루어질 수 있지만, 광섬유가 비용 및 수명에 있어서 유리하기 때문에 광섬유를 채택하는 것이 바람직하다. 도파관(251)에서 발광소자(141)를 마주보고 있는 한 끝에는 수렴렌즈(244)를 내장한 콜리메이터(252)가 구비되어 있으며, 이 콜리메이터(252)를 통해 도파관(251)에 입사된 투과광은 만곡된 도파관(251)을 따라 진행방향이 180 °로 전환되어 수광소자(142)의 수광면에 조사되게 된다. 광경로실(150) 내에서 도파관(251) 및 콜리메이터(252)는 홀더(253)에 의해 보유지지될 수 있는데, 만곡된 후 일직선으로 뻗은 도파관(251)은 홀더(253)를 관통함과 동시에 한 쌍의 투광창(231, 232)을 관통하여 수광소자(142) 쪽으로 연장하도록 설치되어 있다.
이와 같이 하여, 수광소자(142)에서 받아들여진 투과광이 그 강도에 상응한 전기신호인 검출신호로 변환되고, 이 검출신호가 제어장치(120)로 전달되어, 궁극적으로 마스터 제어시스템(S)에서 오일 미스트(M)의 상태를 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(200)는, 오일 미스트 도입부(130) 내에 오일 미스트(M)가 존재하지 않는 상태, 즉 디젤엔진(D)의 정지시에도 발광소자(141)로부터의 광이 도파관(251)을 따라 이동한 후 수광소자(142)에 조사되도록 되어 있어, 투광창들(231, 232)의 오염도를 직접 측정할 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(200)의 작동에 대해 설명한다.
우선, 투광창들(231, 232)의 오염은 오일 미스트가 없는 상태(즉 디젤엔진(D)의 정지시)에서 오일 미스트 검출장치(200)를 작동시켜 검출한다. 특히, 디젤엔진(D)을 장기간 정지시킨 후 다시 작동시키기 전에, 작업자가 미리 설정한 오염 이상치와 현재의 검출신호가 나타내는 측정치를 비교하여, 투광창들(231, 232)이 소정 이상으로 오염되어 있는지를 판단한다. 만일, 마스터 제어시스템(S)에서 측정치가 오염 이상치를 초과하는 것으로 판단한 때에는 그 판단신호를 경보수단으로 출력함으로써, 경보수단을 통해 작업자에게 알린다. 이에 따라 작업자는 투광창들(231, 232)이 소정 이상으로 오염되어 있음을 알 수 있고, 필요한 유지보수를 적절히 시행하게 된다.
또한, 디젤엔진(D)의 작동시(오일 미스트(M)가 있는 상태)에는, 통상적인 오일 미스트(M)의 검출을 실시한다. 구체적으로, 마스터 제어시스템(S)의 제어에 의해 본 발명의 제2실시예에 따른 오일 미스트 검출장치(200)에 전원이 인가되면, 발광소자용 PCB(147)를 통해 발광소자(141)에 전원이 인가되면서 발산광이 조사된다. 이 발산광은 렌즈(243)에 의해 평행한 조사광으로 전환되어 제1투광창(231)을 통해 오일 미스트 도입부(130)를 지나가게 되고, 이어서 제2투광창(232)을 통해 단부 쪽에 설정된 광경로실(150)로 조사되게 된다. 이때, 검출영역에 존재하는 오일 미스트(M)에 조사광이 닿아 발생하는 산란광 외에, 오일 미스트(M)에 닿지 않고 통과하는 투과광이 검출부(110)의 단부에 배치한 도파관(251)의 콜리메이터(252)에 의해 입사되고, 입사된 투과광은 만곡된 도파관(251)을 따라 진행방향이 180 °로 전환되어 수광소자(142)의 수광면에 조사되게 된다.
수광소자(142)에서 받아들여진 투과광은 그 강도에 상응한 전기신호인 검출신호로 변환되고, 이 검출신호가 제어장치(120)로 전달되게 된다. 제어장치(120)에서는 검출신호를 수신하여 증폭하고, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시켜 주며, 이렇게 변환된 신호를 마스터 제어시스템(S)으로 송신하게 된다.
마스터 제어시스템(S)에서는, 제어장치(120)로부터 수신된 신호를 판단부로 출력하고, 이 판단부는 오일 미스트(M)의 측정시에 있어서도 측정치와 농도 이상치를 비교하여, 측정치가 농도 이상치를 초과하는 것으로 판단한 때에는 그 판단신호를 경보수단으로 출력함으로써, 경보수단을 통해 작업자에게 알린다.
한편, 측정치가 농도 이상치를 하회하면, 판단부는 판단신호를 경보수단에 출력하지 않고 그대로 측정을 계속한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 따른 오일 미스트 검출장치에 의하면, 발광소자와 수광소자를 인접하게 배치하고 광경로를 변경시켜 주는 반사부재 또는 도파관을 구비함으로써, 디젤엔진의 크랭크실 내에 직접 삽입설치되어 측정이 정확하고 용이할 뿐만 아니라, 다수의 파이프와 팬 또는 펌프가 필요 없게 되어 소형화가 가능하게 되는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 오일 미스트 검출장치에 의하면, 디젤엔진이 정지하더라도 투광창의 오염도를 직접 측정할 수 있어, 오염의 여부 또는 감도의 저하 등에 맞춰 유지보수가 이루어질 수 있는 효과가 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 오일 미스트 검출장치
110 : 검출부
120 : 제어장치
130 : 오일 미스트 도입부
140 : 소자 수용실
150 : 광경로실
151 : 반사부재
251 : 도파관

Claims (15)

  1. 디젤엔진의 크랭크실 내에 배치되도록 삽입설치되는 오일 미스트 도입부를 가진 하우징,
    상기 오일 미스트 도입부에 형성한 투광창의 기부 쪽 외측에 이격되게 배치한 발광소자 및 수광소자,
    상기 하우징 내 단부에 설치되어 상기 발광소자로부터 상기 투광창을 통해 상기 오일 미스트 도입부 내의 검출영역에 조사되는 광이 상기 검출영역에 존재하는 오일 미스트를 투과하여 발생하는 투과광의 경로를 변경시켜 상기 수광소자에 조사되게 하는 반사부재
    를 포함하는 오일 미스트 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자의 발광면과 상기 투광창 사이에는 제1렌즈가 배치되고,
    상기 수광소자의 수광면과 상기 투광창 사이에는 제2렌즈가 배치되는 오일 미스트 검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 시준렌즈인 오일 미스트 검출장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 수렴렌즈인 오일 미스트 검출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재는 거울, 금속제 연마판, 반사판 중 하나인 오일 미스트 검출장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사부재는 원뿔형으로 형성되는 오일 미스트 검출장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디젤엔진의 정지시에 상기 발광소자로부터의 광이 상기 반사부재에 의해 반사된 후 상기 수광소자에 조사되게 하여 상기 투광창의 오염도를 측정하는 오일 미스트 검출장치.
  8. 디젤엔진의 크랭크실 내에 배치되도록 삽입설치되는 오일 미스트 도입부를 가진 하우징,
    상기 오일 미스트 도입부에 형성한 제1투광창의 기부 쪽 외측에 이격되게 배치한 발광소자 및 수광소자,
    상기 하우징 내 단부에 설치되어 상기 발광소자로부터 상기 제1투광창을 통해 상기 오일 미스트 도입부 내의 검출영역에 조사되는 광이 상기 검출영역에 존재하는 오일 미스트를 투과하여 발생하는 투과광의 경로를 변경시켜 상기 수광소자에 조사되게 하는 도파관
    을 포함하는 오일 미스트 검출장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광소자의 발광면과 상기 제1투광창 사이에는 렌즈가 배치되는 오일 미스트 검출장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈는 시준렌즈인 오일 미스트 검출장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 오일 미스트 도입부를 사이에 두고 상기 제1투광창을 마주보는 제2투광창을 구비하되, 상기 하우징 내 단부에는 상기 제2투광창을 향하여 상기 도파관의 한 끝이 배치되는 오일 미스트 검출장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도파관의 한 끝에는 수렴렌즈를 내장한 콜리메이터가 장착되는 오일 미스트 검출장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도파관 및 상기 콜리메이터는 홀더에 의해 보유지지되고,
    상기 도파관은 만곡된 후 일직선으로 뻗어 상기 홀더를 관통함과 동시에 상기 투광창들을 관통하여 상기 수광소자 쪽으로 연장하도록 설치되는 오일 미스트 검출장치.
  14. 제8항 또는 제11항에 있어서,
    상기 디젤엔진의 정지시에 상기 발광소자로부터의 광이 상기 도파관을 따라 진행한 후 상기 수광소자에 조사되게 하여 상기 제1투광창 또는 상기 제2투광창의 오염도를 측정하는 오일 미스트 검출장치.
  15. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 하우징의 기부에는 상기 크랭크실의 외부에 설치되는 제어장치가 결합되는 오일 미스트 검출장치.
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