KR20200012400A - 외기조건하의 장비테스트 장치 및 그것을 이용한 장비테스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극한 온도에서 장비가 제대로 성능을 발휘할 수 있는지 검증할 수 있는 외기조건하의 장비테스트 장치 및 그것을 이용한 장비테스트 방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치가 구비된 외기조건구역; 상기 외기조건구역에 설치되어 외기를 예열하는 프리히터; 상기 프리히터를 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 장치구역; 상기 외기조건구역 및 상기 장치구역을 제어하기 위한 제어부가 설치되는 테스트구역을 포함하여 구성되는 외기조건하의 장비테스트 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 극저온에서 실제 프리히터와 같은 장비가 작동되는 환경을 구현하여 극저온과 동일한 환경에서 장비의 성능을 검증할 수 있는 이점이 있다.

Description

외기조건하의 장비테스트 장치 및 그것을 이용한 장비테스트 방법{device test apparatus under the outside weather condition and device test method using the same}

본 발명은 외기조건하의 장비테스트 장치 및 그것을 이용한 장비테스트 방법에 관한 것이며, 구체적으로 극한 온도에서 장비가 제대로 성능을 발휘할 수 있는지 검증할 수 있는 외기조건하의 장비테스트 장치 및 그것을 이용한 장비테스트 방법에 관한 것이다.

북극이나 남극과 같은 극지방은 영하 50℃이하의 매우 낮은 온도 때문에 극지방을 운행하는 선박에서도 각종 장비가 동결되어 그 기능을 상실해 버리는 경우가 종종 발생한다.

특히, 선박에서는 외부공기를 흡입하여 기관실이나 객실 등에 공급하여야 하는데, 매우 낮은 온도의 공기가 내부로 직접 들어가면 가열장치의 효율을 저하시키는 것을 물론이고, 장비에 무리를 주어 고장의 원인이 된다.

따라서, 공기 흡입구에 인접하여 프리히터가 구비되는데, 상기 프리히터는 외부로부터 흡입되는 공기를 미리 예열하여 내부에 있는 써멀오일히터와 같은 가열장치로 이송한다.

하지만, 극지방에 직접 가기 전까지는 이러한 프리히터와 같은 장비의 성능을 확인할 방법이 없다. 그렇다고 구매자가 극지까지 가서 성능을 확인하는 것도 사실상 무리이다.

종래기술인 공개특허 제10-2007-0011675호에 의하면, 장비를 챔버에 넣고 고온이나 저온으로 제어하여 테스트하는 고온 저온용 테스트 챔버 장치가 개시되어 있다.

하지만, 이러한 장치는 단순히 장비를 챔버에 넣고 해당 온도로 제어하는 방법만 가능하여 극저온에서 프리히터와 같은 장비가 제대로 작동을 하는지는 알 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 극지방을 모사하여 극저온에서도 실제와 같이 프리히터를 작동시켜 제대로 작동을 하는지 테스트해 볼 수 있는 테스트 장비를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치가 구비된 외기조건구역; 상기 외기조건구역에 설치되어 외기를 예열하는 프리히터; 상기 프리히터를 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 장치구역; 상기 외기조건구역 및 상기 장치구역을 제어하기 위한 제어부가 설치되는 테스트구역을 포함하여 구성되는 외기조건하의 장비테스트 장치를 제공한다.

상기 외기조건생성장치는 상기 외기조건구역을 단계적으로 냉각시키는 복수 개의 쿨러가 설치될 수 있다.

상기 외기조건구역에는 상기 프리히터를 동결시키기 위하여 상기 프리히터로 물을 분사하는 물분사장치가 구비되고, 상기 프리히터에는 온도측정을 위한 온도센서가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 가열장치는 써멀오일을 저장하는 오일탱크; 상기 오일탱크에 저장된 상기 써멀오일을 순환시키기 위한 오일펌프; 상기 써멀오일을 가열하기 위한 전기히터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 테스트구역에는 상기 프리히터를 통과한 공기를 순환시키기 위한 순환팬이 구비될 수 있다.

본 발명에 의한 다른 실시예에 의하면, 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치가 구비된 외기조건구역; 상기 외기조건구역에 있는 공기를 흡입하는 에어덕트; 히터를 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 장치구역; 상기 외기조건구역 및 상기 장치구역을 제어하기 위한 제어부 및 상기 에어덕트를 통과하는 공기의 온도를 변화시키는 히터가 설치되는 테스트구역을 포함하며, 공기흐름에 따른 상기 히터의 전후에는 각각 공기의 온도를 측정하는 센서가 설치되는 외기조건하의 장비테스트 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치에 의해 외기조건구역이 설정온도로 제어되는 단계; 상기 외기조건구역에 구비된 프리히터를 향해 물분사장치를 이용하여 물을 분사시켜 상기 프리히터 표면을 동결시키는 단계; 상기 외기조건구역과 구획된 장치구역에 설치된 가열장치를 이용하여 상기 프리히터를 가열하는 단계; 상기 외기조건구역 및 상기 장치구역과 구획된 테스트구역에 설치된 제어부에 의해 상기 프리히터를 제어하는 단계; 상기 프리히터에 설치된 온도센서에 의해 상기 프리히터의 온도가 측정되는 단계를 수행하는 외기조건하의 장비테스트 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 극저온에서 실제 프리히터와 같은 장비가 작동되는 환경을 구현하여 극저온과 동일한 환경에서 장비의 성능을 검증할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 표면동결테스트를 위한 외기조건하의 장비테스트 장치의 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 도 1에서 프리히터의 결빙상태를 나타내는 예시도;
도 3은 본 발명에 의한 표면동결테스트를 위한 외기조건하의 장비테스트 방법을 나타내는 순서도;
도 4는 본 발명에 의한 공기 가열능력테스트를 위한 외기조건하의 장비테스트 장치의 구성을 나타내는 구성도.

본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 외기조건하의 장비테스트 장치는 외기조건구역(100), 장치구역(200), 테스트구역(300)을 포함하여 크게 3부분으로 구획된다.

상기 외기조건구역(100)은 극지방 현지의 환경을 모사하기 위한 구역으로서, 사용환경에 따라 영하 70℃이하의 환경까지도 가능하게 구비된다.

구체적으로, 상기 외기조건구역(100)에는 외기조건생성장치(110,120,130)가 설치되어 설정하고자 하는 지역의 환경을 생성한다. 본 실시예에서는 상기 외기조건생성장치는 제1쿨러(110), 제2쿨러(120), 제3쿨러(130)를 포함하여 구성된다.

상기 제1쿨러(110)는 외기조건구역(100)의 가장 바깥에 위치하며, 외기조건구역내의 온도를 1차적으로 상온에서 -30℃까지 낮추게 된다. 또한, 상기 제2쿨러(120)는 상기 제1쿨러(110) 및 제3쿨러(130)의 사이에 위치하며, 제1쿨러와 함께 외기조건구역 내의 온도를 -52℃까지 낮추게 된다.

그리고, 외기조건구역내의 가장 안쪽에 위치한 제3쿨러(130)는 제1쿨러 및 제2쿨러와 함께 외기조건구역 내의 온도를 -70℃까지 낮추게 된다.

따라서, 사용자는 제1쿨러(110), 제2쿨러(120), 제3쿨러(130)의 조합에 의해 테스트하고자 하는 외기조건을 맞출 수 있으므로, 북극이나 남극과 같은 극저온의 환경을 생성할 수 있다.

상기 외기조건구역(100)에는 외기온도센서(140)가 구비되어 외기조건구역 내의 온도가 측정되고, 측정된 데이터는 제어부(310)로 전송된다.

상기 외기조건구역(100)에는 테스트하려고 하는 피검증제품이 설치된다. 특히, 본 실시예에서는 피검증제품으로서, 써멀오일에 의해 가열되는 프리히터(pre heater;400)가 구비된다. 특히, 상기 프리히터는 제2쿨러(120)와 제3쿨러(130)의 사이에 위치하여 극저온 상태에 노출되기 용이하게 구비된다.

한편, 상기 외기조건구역(100)의 안쪽에는 장치구역(200)이 구비된다. 상기 장치구역(200)에는 피검증제품의 성능을 발휘하기 위한 운용장치가 구비된다. 본 실시예에서 상기 운용장치는 오일탱크(210), 전기히터(220), 오일펌프(230)를 포함하여 구성된다.

상기 오일탱크(210)는 써멀오일을 저장하고 있으며 오일펌프(230)에 의해 써멀오일이 순환하게 된다. 본 실시예에서 상기 오일펌프(230)는 200℃까지 작동이 가능하게 구비되며, 내부에 듀얼라인(dual line)으로 분기되어 각각 펌핑이 가능하게 구비된다. 또한, 제어부(310)에 의해 써멀오일의 유동속도가 조절될 수 있다.

상기 오일탱크(210)와 오일펌프(230)를 연결하는 오일라인에는 전기히터(220)가 구비되며, 상기 전기히터에 의해 써멀오일은 125℃ ~ 130℃ 정도까지 가열된다.

상기 써멀오일은 오일라인을 순환하면서 프리히터를 통과하며 열교환하게 되며, 프리히터의 열매 역할을 한다.

본 실시예에서 상기 오일탱크(210)는 대략 350리터 정도의 써멀오일을 저장할 수 있으며, 상기 오일탱크에 부착된 게이지에 의해 써멀오일의 저장량을 체크할 수 있도록 구비된다. 또한, 상기 오일탱크는 열전도 방지물질(열절연물질)로 덮여져 외부와의 열전달이 방지되어 내부의 써멀오일이 일정한 온도로 유지될 수 있도록 한다.

상기 전기히터는 2세트로 구비될 수 있으며, 순환을 마치고 돌아오는 오일라인 및 오일탱크에서 방출되는 오일라인에 각각 구비될 수 있다. 이러한 2세트의 전기히터는 수동으로 제어될 수도 있지만, 제어부(310)에 의해 자동으로 제어될 수도 있다. 이때, 제어부(310)에서는 2세트의 전기히터를 제어하여 써멀오일의 온도를 제어할 수 있다.

본 외기조건하의 장비테스트 장치의 가장 안쪽에는 테스트구역(300)이 구비된다. 상기 테스트구역(300)에는 제어부(310)가 구비되어 외기조건구역의 현재온도, 피검증제품의 온도, 써멀오일의 온도, 써멀오일의 유동속도 등을 확인할 수 있고, 사용자는 써멀오일의 온도, 써멀오일의 유동속도, 외기조건구역의 온도 등을 조작하여 테스트 환경을 변경시킬 수 있다.

한편, 테스트구역(300)에는 외기조건구역의 공기를 흡수하여 순환시킬 수 있는 순환팬(350)이 구비된다. 본 실시예에서 프리히터(400)를 통해 외기조건구역에 있는 공기가 흡수되며, 흡수된 공기는 에어덕트를 통해 순환되어 다시 외기조건구역으로 배출된다.

상기 에어덕트는 외기조건구역(100), 장치구역(200), 테스트구역(300)을 관통하여 설치되며, 상기 덕트를 순환하는 동안 열교환이 일어나게 된다. 이러한 에어덕트는 실제 선박에서 기관실, 객실 등 여러구역에 외부공기를 공급하여 주는 것을 모사하게 된다.

한편, 상기 외기조건구역에는 상기 프리히터의 표면을 결빙시키기 위한 물분사장치(150)가 구비된다. 상기 물분사장치(150)의 끝단은 프리히터(400)에 인접하게 설치되어 노즐을 통해 물을 분사시켜 물안개(water mist)를 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 프리히터의 외면에는 복수 개의 루버 블레이드(410)가 구비되며, 외기조건구역에 있는 공기는 상기 루버블레이드 사이로 흡입된다. 이때, 상기 루버블레이드의 내부에는 써멀오일이 순환하면서 열교환이 되어 상기 공기는 프리히터를 통과하면서 예열이 된다. 상기 루버블레이드(410)에는 루버블레이드(410)의 온도를 측정하기 위한 루버블레이드온도센서(430)가 구비된다.

프리히터를 가동하기 전에 물분사장치(150)를 통해 물을 분사하면 외기조건구역의 온도가 매우 낮으므로 순간적으로 루버블레이드의 표면이 동결되어 결빙(A)이 발생한다. 결빙이 발생하면 프리히터의 입구가 막혀 공기가 흡입되지 않으므로 공기순환장치가 제대로 작동될 수 없다.

이때, 제어부의 조작을 통해 써멀오일을 순환시켜 프리히터를 작동시킴으로써 결빙 발생부위가 정해진 시간에 해제되는지 검증한다.

이렇게 본 발명에 의하면, 극저온과 같은 극한 환경과 동일한 상태에서 장비의 작동상태를 실제로 확인할 수 있으므로 실제 장비의 운용 전에 성능을 검증해 볼 수 있는 장점이 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 외기조건하의 장비테스트 방법에 대해 설명한다.

먼저 프리히터와 같은 피검증제품을 정해진 위치에 설치하고, 제어부를 통해 시스템을 가동시키면 제어부는 초기상태의 온도 등을 체크하고 초기설정을 시작한다. 즉, 루버블레이드 및 써멀오일의 온도를 측정하고, 전기히터를 이용하여 써멀오일을 설정온도까지 가열한다.

그리고, 외기조건구역을 밀폐시킨 다음 제1쿨러를 가동시킨다. 제어부에서는 외기조건구역 내부의 온도를 체크하고, -30℃ 정도가 되면 제2쿨러를 가동시킨다. 이때, 미리 설정된 환경에 의하여, -52℃ 정도가 충분한 환경이면 제어부에서는 제3쿨러를 가동시키지 않고, -52℃보다 더 낮은 환경이 필요한 경우에는 제어부에서는 제3쿨러를 가동시킨다.

이때, 루버블레이드에 설치된 루버블레이드온도센서의 측정데이터는 제어부로 전송되며, 제어부에서는 상기 루버블레이드온도센서에 의한 온도가 설정온도 이하로 내려가면 물분사장치를 가동시켜 물안개를 루버블레이드로 분사시킨다.

그러면, 루버블레이드 주변으로 결빙이 생기고, 일정 시간 후에 제어부에서는 오일펌프를 가동시켜 써멀오일의 순환을 시작한다. 상기 써멀오일이 순환함에 따라 프리히터의 루버블레이드 내부로 써멀오일이 통과하면서 결빙이 녹기 시작한다.

이때, 루버블레이드의 온도는 루버블레이드온도센서에 의해 제어부로 전송되어 사용자는 실시간으로 루버블레이드의 온도를 관찰할 수 있다.

다음, 도 4를 참조하여 공기 가열능력을 테스트할 수 있는 실시예에 대해 설명한다. 다만, 이전 실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시예에 의한 외기조건하의 장비테스트 장치도 마찬가지로 외기조건구역(100), 장치구역(200), 테스트구역(300)으로 구획된다.

다만, 본 실시예에 의한 히터(600)는 굳이 외기에 노출될 이유가 없으므로 테스트구역(300)에 구비된다.

에어덕트의 흡입구 및 배출구는 모두 외기조건구역(100)에 구비되고, 에어덕트는 장치구역(200) 및 테스트구역(300)을 통과하여 다시 외기조건구역(100)으로 되돌아오게 된다.

상기 외기조건구역(100)에서 히터(600)로 연결되는 에어덕트에는 프리히터에 공급되는 공기의 온도를 측정하기 위한 공급온도센서(510)가 설치된다.

또한, 히터에는 제1열교환부(650) 및 제2열교환부(660)가 구비되고, 흡입된 공기는 제1열교환부(650) 및 제2열교환부(660)를 순차적으로 통과하게 된다.

공기흐름상 히터의 상기 제1열교환부 전에는 히터의 온도보정을 위한 인렛온도센서(520)가 구비된다. 또한, 제1열교환부(650) 및 제2열교환부(660) 사이에는 내부온도센서(530)가 구비된다. 그리고, 상기 제2열교환부(660) 후에는 히터 온도보정을 위한 아웃렛온도센서(540)가 구비된다.

한편, 써멀오일이 이동하는 오일라인은 프리히터에서 두 갈래로 분기되어 각각 제1열교환부 및 제2열교환부를 독립적으로 통과하게 된다. 그리고, 상기 제1열교환부 및 제2열교환부를 통과한 후에 오일라인은 다시 합쳐지게 된다.

제어부(310)에서는 상기 공급온도센서(510), 인렛온도센서(520), 내부온도센서(530), 아웃렛온도센서(540)에 의한 온도데이터를 전송받아 공기흐름 속도, 공기량, 써멀오일의 온도를 조절하여 공기가열상태 및 흐름량을 제어하게 된다.

예를 들어, 외기조건구역에서 흡입되는 공기의 온도가 -52℃라면, 배출되는 공기의 온도는 5℃가 되도록 제어한다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 외기조건구역 110 : 제1쿨러
120 : 제2쿨러 130 : 제3쿨러
140 : 외기온도센서 150 : 물분사장치
200 : 장치구역 210 : 오일탱크
220 : 전기히터 230 : 오일펌프
300 : 테스트구역 310 : 제어부
350 : 순환팬 400 : 프리히터
410 : 루버블레이드 430 : 루버블레이드온도센서
510 : 공급온도센서 520 : 인렛온도센서
530 : 내부온도센서 540 : 아웃렛온도센서
600 : 히터 650 : 제1열교환부
660 : 제2열교환부

Claims (7)

1. 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치가 구비된 외기조건구역;
   상기 외기조건구역에 설치되어 외기를 예열하는 프리히터;
   상기 프리히터를 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 장치구역;
   상기 외기조건구역 및 상기 장치구역을 제어하기 위한 제어부가 설치되는 테스트구역을 포함하여 구성되는 외기조건하의 장비테스트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외기조건생성장치는 상기 외기조건구역을 단계적으로 냉각시키는 복수 개의 쿨러가 설치된 것을 특징으로 하는 외기조건하의 장비테스트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외기조건구역에는 상기 프리히터를 동결시키기 위하여 상기 프리히터로 물을 분사하는 물분사장치가 구비되고, 상기 프리히터에는 온도측정을 위한 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 외기조건하의 장비테스트 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가열장치는 써멀오일을 저장하는 오일탱크;
   상기 오일탱크에 저장된 상기 써멀오일을 순환시키기 위한 오일펌프;
   상기 써멀오일을 가열하기 위한 전기히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 외기조건하의 장비테스트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 테스트구역에는 상기 프리히터를 통과한 공기를 순환시키기 위한 순환팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 외기조건하의 장비테스트 장치.
6. 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치가 구비된 외기조건구역;
   상기 외기조건구역에 있는 공기를 흡입하는 에어덕트;
   히터를 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 장치구역;
   상기 외기조건구역 및 상기 장치구역을 제어하기 위한 제어부 및 상기 에어덕트를 통과하는 공기의 온도를 변화시키는 히터가 설치되는 테스트구역을 포함하며,
   공기흐름에 따른 상기 히터의 전후에는 각각 공기의 온도를 측정하는 센서가 설치되는 외기조건하의 장비테스트 장치.
7. 테스트할 외기조건을 생성하는 외기조건생성장치에 의해 외기조건구역이 설정온도로 제어되는 단계;
   상기 외기조건구역에 구비된 프리히터를 향해 물분사장치를 이용하여 물을 분사시켜 상기 프리히터 표면을 동결시키는 단계;
   상기 외기조건구역과 구획된 장치구역에 설치된 가열장치를 이용하여 상기 프리히터를 가열하는 단계;
   상기 외기조건구역 및 상기 장치구역과 구획된 테스트구역에 설치된 제어부에 의해 상기 프리히터를 제어하는 단계;
   상기 프리히터에 설치된 온도센서에 의해 상기 프리히터의 온도가 측정되는 단계를 수행하는 외기조건하의 장비테스트 방법.

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