KR20200103373A

KR20200103373A - 컨테이너 일체형 디젤발전기

Info

Publication number: KR20200103373A
Application number: KR1020190021750A
Authority: KR
Inventors: 김판준
Original assignee: 파워코리아 주식회사
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-09-02

Abstract

본 발명은 디젤발전기가 컨테이너 내부에 설치된 컨테이너 일체형 디젤발전기에 있어서, 컨테이너패널에 공기가 연통되도록 다수의 슬롯부가 형성되고 격벽(PT)을 통해 공간이 두 부분으로 분리되어 하나는 엔진장착실(110)이 되고, 다른 하나는 라디에이터장착실(120)이 되는 컨테이너(CT); 상기 엔진장착실에 설치되는 디젤발전기(DJ); 상기 디젤발전기의 디젤엔진 일측에 마련되고 냉각수가 충전되어 있으며 가동시 냉각수가 순환되면서 디젤엔진의 가동중 발생되는 열을 냉각시켜 디젤엔진을 과열로부터 보호하는 냉각수저장탱크(130); 상기 라디에이터장착실을 이루는 컨테이너패널의 양측면에 각각 결합되는 한쌍의 라디에이터(140); 상기 냉각수저장탱크와 상기 라디에이터가 연결되어 상기 냉각수저장탱크의 냉각수가 상기 라디에이터에 유입되며 순환하면서 상대적으로 고온인 냉각수를 라디에이터 그릴을 통해 열교환방식으로 냉각시켜 상대적으로 저온인 냉각수로 변환시킨 후 다시 상기 냉각수저장탱크로 유입되도록 하는 냉각수순환파이프(150); 상기 라디에이터장착실의 천장에 형성되는 개구부(160); 상기 개구부에 상기 라디에이터장착실 내부로 돌출되도록 형성되는 팬보호판(170); 상기 팬보호판에 모터프레임(180)이 형성되고, 상기 모터프레임에 결합되는 전기모터(M); 상기 개구부에 위치되고 상기 전기모터의 모터축에 결합되어 회전될 때 라디에이터장착실의 공기를 개구부 외부로 방출하는 송풍팬(190); 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너 일체형 디젤발전기에 관한 것이다.

Description

컨테이너 일체형 디젤발전기{Container integrated diesel generator}

본 발명은 디젤발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨테이너 내부에 디젤발전기를 설치한 상태로 배나 자동차를 이용하여 이동시킬 수 있고, 이동한 후에는 바로 가동할 수 있는 컨테이너 일체형 디젤발전기에 관한 것이다.

발전기는 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 디젤발전기는 디젤연료를 연소시켜 발전시키는 발전기를 의미한다.

디젤발전기의 구조를 간단히 설명하면, 디젤연료를 통해 역학적 에너지를 발생시키는 디젤엔진과, 디젤엔진을 통해 발생된 역학적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 발전부로 이루어진다.

발전부는 전자기 유도를 일으킬 수 있도록 내부에 고정자와 회전자를 포함하고 있고, 디젤엔진을 통해 발생된 역학적에너지를 이용하여 회전자를 회전시키면 이와 대응되는 고정자와의 상호 유도작용에 의해 전기가 발생되는 것이다.

발전부의 일측에는 발전부를 통해 발생된 전기를 전기에너지를 필요로 하는 다른 전기장치에 적절히 송전하기 위하여 단자함이 구비되고, 발전기를 신뢰성 있게 작동시키기 위하여 운전반도 구비된다.

발전기에는 디젤엔진의 연료인 디젤연료가 연소되면서 발생된 열을 신속하게 냉각시키기 위하여 냉각팬이 설치된 라디에이터가 구비된다.

디젤발전기는 산업현장이나 각종 전기장치에 전력을 공급하는 용도로 사용하고, 특히 산업현장에서는 평상시에는 발전소에서 생산된 전력을 사용하다가 천재지변 등 여러 가지 요인으로 전력공급이 원활하지 못하면 비상 전력으로 사용한다. 또한, 건설현장에서와 같이 전기시설들이 제대로 갖춰지지 않은 곳에서는 임시로 디젤발전기가 많이 사용되고 있다.

디젤발전기는 건설현장이나 제조현장등 발전소에서 전력 공급을 받기 어려운 곳에서도 사용하지만, 상용전력이 여러가지 이유로 정상적으로 공급될 수 없을 때 정상적인 전력 공급이 이루어질 때까지 또는 특정 설비나 장치 등의 안정성을 확보할 수 있도록 비상용으로 구비되는 경우도 많다.

그런데 디젤발전기를 장시간 사용하기 위해서는 디젤발전기의 가동중에 발생되는 열을 효율적으로 냉각시켜야 한다.

이를 위해 냉각팬이 설치된 라디에이터가 설치되어 있고, 냉각수가 순환되면서 라디에이터에서 지속적으로 열이 방출됨으로써 과열을 방지하고 있다.

특히 컨테이너 일체형 디젤발전기는 컨테이너 처럼 간단히 다룰 수 있어서, 이동이 용이하고, 이동한 후에 가동을 위해서 별도의 주변 장치들이 필요없기 때문에 사용이 편리하지만, 문제는 밀폐된 컨테이너 내부에 디젤엔진이 설치되어 있기 때문에 방열이 어렵다.

디젤엔진은 과열되면 가동을 중단해야 하기 때문에 신속하게 냉각시키는게 무엇보다 중요하다.

따라서 기존의 컨테이너 일체형 디젤발전기는 디젤엔진을 신속하게 냉각시키기 위하여 디젤발전기가 설치된 남은 공간에 라디에이터를 설치하고 디젤엔진과 리디에이터를 관으로 연결하여 냉각수를 순환시킴으로써 디젤엔진의 과열을 방지하지만, 밀폐된 컨테이너 공간을 신속하게 냉각시키지 못해 디젤발전기의 가동이 과열로 중단되는 경우가 자주 발생했다.

컨테이너 내부를 냉각시키는 구조도 간단히 살펴보면, 컨테이너를 이루는 컨테이너 패널의 양측면중 일면에 라디에이터를 설치하고, 다른 일면에는 송풍팬을 설치하여 라디에이터가 설치된 곳의 컨테이너 패널에 형성된 슬롯부(컨테이너의 내부와 외부가 연통되도록 형성된 부분)를 통해 공기가 유입되어 반대편의 슬롯부를 통해 공기가 빠져나가게 함으로써 컨테이너 내부 열을 방출시켰다.

이와 같은 방식으로 컨테이너 내부 열을 방출시켜도 지속적인 방열에는 한계가 있었는데, 그 이유는 가동되는 디젤엔진에서 빠른 속도로 고열이 방출되고, 그 고열이 컨테이너 내부를 순간적으로 승온시키기 때문이다. 또한 라디에이터는 라디에이터 그릴의 표면적이 많을수록 냉각에 유리하지만, 컨테이너 패널은 한쪽면은 라디에이터가 설치되고, 다른 한쪽면은 송풍팬이 설치되어 라디에이터의 설치면적이 제한되기 때문이다.

1. 대한민국 실용신안공개 제20-2011-0003461호 2. 대한민국 실용신안공개 제20-2013-0004018호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 라디에이터가 설치되는 공간을 효율적으로 냉각시켜 라디에이터를 순환하는 냉각수를 신속하게 냉각시킴으로써 디젤엔진이 과열되는 것을 방지하여 디젤엔진의 과열에 의한 가동중단 현상을 최소화 하기 위한 컨테이너 일체형 디젤발전기를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 발생하기 위하여 디젤발전기가 설치된 컨테이너 내부 공간을 두 부분으로 분리하고, 디젤엔진의 몸체에서 발산되는 열이 라디에이터가 설치된 공간으로 유입되지 못하도록 하여 디젤엔진의 냉각수 온도를 상대적으로 신속하게 낮추고, 온도가 낮아진 냉각수가 디젤엔진을 신속하게 냉각시킨다.

또한, 라디에이터가 설치된 공간의 효율성을 높여서 라디에이터 설치공간을 넓히지 않고도 라디에이터 그릴의 표면적이 상대적으로 넓게 형성되도록 하여 냉각효율을 높인다.

또한, 라디에이터장착실의 공기를 외부로 방출시킬 때, 천장에 개구부를 형성하여 유체역학적으로 원활한 유체이동이 일어나게 한다.

본 발명에 따르면, 컨테이너 내부 공간을 디젤엔진이 설치된 부분과 라디에이터가 설치된 부분을 격벽을 통해 상호간에 공기의 유통이 되지 않도록 분리함으로써, 라디에이터 장착실에 설치된 라디에이터를 통해 디젤엔진의 냉각수를 신속하게 냉각시킬 수 있고, 그 냉각수를 순환시켜 디젤엔진을 신속하게 냉각하므로 가동중인 디젤엔진이 과열되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 라디에이터장착실의 공기를 방출시킬 때 지금까지 사용한 적이 없는 구조인 천장에 개구부를 형성하고, 개구부에 송풍팬을 설치하여 라디에이터장착실의 양측면에 설치되는 라디에이터의 설치면적을 최대한 확보할 수 있도록 하였고, 라디에이터장착실의 공기를 외부로 방출시킬 때 뜨거운 공기가 상승하는 물리적 성질을 그대로 이용할 수 있게 천장에 방열 통로인 개구부가 형성되어 있으며 방출되는 공기의 흐름이 라디에이터의 측면에 설치된 것 보다 원활하다.

이와 같이 라이데이터장착실에 라디에이터의 설치면적을 높이고 고열을 신속하고 원활하게 방출할 수 있으므로 라디에이터 장착실의 온도를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 따라서 디젤엔진에서 냉각수순환파이프를 통해 유입된 냉각수가 라디에이터터 그릴을 통과할 때 더 빨리 냉각되어 다시 디젤엔진으로 유입됨으로써 디젤엔진를 더 빨리 냉각시킴으로 디젤엔진의 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 컨테이너 일체형 발전기의 도어가 열린 상태의 외관을 나타낸 것이다.
도 2 본 발명에 따른 컨테이너 일체형 발전기의 엔진장착실에 설치되 디젤발전기의 디젤엔진과 냉각수순환파이프의 연결상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 컨테이너 일체형 발전기의 라디에이터장착실에 설치된 라디에이터와 냉각수순환파이프 및 개구부에 형성된 팬보호판의 결합 관계를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 컨테이너 일체형 발전기의 개구부에 송풍팬과 전기모터가 설치된 상태의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 컨테이너 일체형 발전기의 개구부의 외측에 메시망덮개가 결합된 상태를 나타낸 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 같이, 육면체의 컨테이너(CT)가 구비된다. 컨테이너는 규격화된 수출용 컨테이너와 동일한 크기로 하여 범용성을 갖도록 하는게 바람직하다.

컨테이너는 강판으로 이루어진 컨테이너패널(CP)을 절곡하거나 용접하여 이루어지는 것으로, 켄테이너패널에는 공기가 유출입될 수 있는 다수의 슬롯부(SL)가 형성되어 있다. 또한 컨테이너는 가운데 부분에 격벽을 형성하여 두 부분으로 분리되어 하나는 엔진장착실(110)이 되고, 다른 하나는 라디에이터장착실(120)이 된다.

컨테이너(CT)를 격벽(PT)을 통해 공간이 두 부분으로 분리하는 것은 디젤엔진의 과열을 방지하는데 매우 중요하다. 격벽(PT)을 통해 컨테이너 공간이 분리되어 엔진장착실(110)에 설치된 디젤엔진에서 발산되는 열이 라디에이터장착실(120)에 유입되지 않으면, 엔진장착실(110)은 컨테이너(CT)가 하나의 공간으로 이루어져 있을 때보다 공간이 축소되어 온도가 상대적으로 빠르게 상승하지만, 실험결과 디젤엔진의 과열을 방지하는데는 디젤엔진을 순환하면서 냉각시키는 냉각수의 온도가 과열방지에 더 큰 영향을 미친다. 따라서 디젤엔진이 설치된 엔진장착실(110)의 공간이 작아서 엔진장착실의 온도가 디젤엔진이 가동되면 급상승 하더라도 냉각수의 온도만 낮추면 과열로 인한 디젤엔진의 가동 중단을 최소화 할 수 있다.

라디에이터장착실(120)의 후부에는 열고 닫을 수 있는 도어(D)가 형성되어 있다. 라디레이터장착실(120)에 설치되는 장치들을 관리하려면 도어를 열고 들어가 정비를 해야 하기 때문이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엔진장착실(110)에는 디젤발전기(DJ)가 설치된다. 디젤발전기(DJ)의 디젤엔진 일측에는 냉각수저장탱크(130)가 형성되어 있다. 냉각수저장탱크(130)는 냉각수가 충전되어 있어서 디젤엔진이 가동되면 냉각수가 순환되면서 열교환하여 디젤엔진의 과열을 방지한다. 엔진장착실(110)의 측면에도 디젤엔진에 연료를 공급하거나 정비를 하기 위해서 도어(D)가 형성되어 있다. 디젤엔진의 연통(F)은 엔진장착실 천장을 개구시켜 그 곳으로 연통되도록 한다. 연통을 컨테이너 상부로 길게 연장시킬 수도 있는데, 이때 연장시키는 연통은 착탈 가능하게 하여 필요에 따라 더 짧거나 길게 연장하고, 컨테이너를 이동시킬 때는 이동의 편의를 위해서 분리해 놓을 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 라디에이터장착실(120)의 양측면에는 라디에이터(140)가 각각 두개씩 연접하여 장착된다. 열을 열교환방식으로 방출하기 위해서는 라디에이터의 그릴 표면적의 넓이에 비례하므로 라디에이터(140)의 크기는 라디에이터장착실의 측면을 이루는 컨테이너패널 면적의 대부분을 차지하는 것이 바람직하다.

격벽(PT)에는 상하로 나누어서 위에 4개 아래에 4개의 파이프홀(152)을 형성한다. 디젤엔진의 냉각수저장탱크와 라디에이터는 냉각수순환파이프(150)를 통해 연결된다.

이때 냉각수순환파이프(150)는 파이프홀(152)을 통과하여 연결되므로, 파이프홀(152)과 냉각수순환파이프(150) 사이에 틈이 생기면 공진 되어 소음이 발생하고, 엔진장착실(110)의 열이 라디에이터장착실(120)로 유입되므로 파이프홀(152)과 냉각수순환파이프(150) 사이에는 기밀이 유지되도록 한다.

냉각수순환파이프(150)는 라디에이터(140)에 냉각수저장탱크(130)의 냉각수가 유입되도록 하나가 연결되고, 다른 하나는 라디에이터(140)를 거친 냉각수가 다시 냉각수저장탱크(130)로 유입되도록 연결되어야 한다. 따라서 라디에이터저장실의 라디에이터는 한쪽면에 2개 씩 해서 4개 이므로 냉각수순환파이프(150)가 8개 연결된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 라디에이터장착실(120)의 천장(RF)에는 원형의 개구부(160)가 형성된다. 개구부(160)는 천장(RF)의 표면적을 대부분 차지할 정도로 최대한 크게 형성하는 것이 바람직하다. 개구부(160)의 외주에는 라디에이터장착실 내부로 돌출되고 그 돌출 높이가 20 ~ 40cm이며, 직경은 개구부(160)의 직경과 동일한 팬보호판(170)이 결합된다. 팬보호판(170)의 외주에 플랜지를 형성하고 플랜지를 천장(RF)에 다수의 볼트를 이용하여 단단히 결합한다.

팬보호판(170)의 높이가 20 ~ 40cm 이면, 후술하는 송풍팬이 회전할 때 블레이드가 회전시 강한 풍압에 의해 휘어지더라도 블레이드 끝이 팬보호판의 폭을 벗어나지 않도록 하여 안전사고를 예방할 수 있도록 한다.

팬보호판(170)에는 수개의 앵글이 교차되면서 이루어지는 모터프레임(180)이 형성된다.

모터프레임(180)의 가운데 부분에는 공간이 형성되어 있는데, 이는 후술하는 전기모터(M)가 설치될 때 모터축이 돌출되어도 간섭되지 않도록 하기 위한 것이다.

모터프레임(180)에는 전기모터(M)가 설치된다. 개구부(160)에는 송풍팬(190)이 설치되는데, 전기모터(M)의 모터축에 송풍팬(190)이 결합되어 모터축의 회전으로 송풍팬이 회전되면서 라디에이터장착실(120)의 공기를 개구부(160)를 통해 외부로 방출한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(160)의 상단에는 메시망덮개(210)를 설치하여 입자가 큰 이물질이 외부에서 개구부로 유입되어 송풍팬(190)이 회전될 때 송풍팬(190)의 블레이드를 손상시키지 않도록 한다. 또한 메시망덮개(210)는 개구부(160)에 착탈 가능하게 결합하여 메시망덮개(210)가 필요 없는 곳에서는 분리하여 송풍팬(190)에 의한 공기 방출을 더 원활하게 할 수 있다.

전술한 바와 같은 컨테이너발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

디젤엔진(DJ)이 가동되면 냉각수저장탱크(130)의 냉각수가 디젤엔진을 순환하면서 냉각시킨다. 냉각수는 디젤엔진의 열을 흡수한 후 냉각수순환파이프(150)를 통해 라디에이터(140)에 유입되고, 냉동사이클을 따라 라디에이터 그릴을 순환하면서 냉각된 후 다시 냉각수저장탱크(130)로 유입된다. 이와 같이 디젤엔진(DJ)이 가동되면 냉각수가 순환하면서 지속으로 디젤엔진을 냉각시켜 과열을 방지한다.

디젤엔진(DJ)의 과열을 방지하는데 냉각효율을 높이려면 냉각수가 신속하게 냉각되야 하므로, 라디에이터(140)로 유입된 냉각수를 신속하게 냉각시켜야 한다. 라디에이터 그릴을 라다에이터장착실(120)에 노출되어 있으므로, 라디에이터장착실의 온도를 신속하게 낮추는게 중요하다.

디젤엔진(DJ)이 가동되면 전기모터(M)가 가동되어 송풍팬(190)도 회전된다. 라디에이터장착실(120)의 양측면 컨테이너패널(CP)에는 외부와 연통되는 슬롯부(SL)가 형성되어 있어서, 송풍팬(190)이 회전되어 라디에이터장착실(120)의 공기를 외부로 방출하면 부압이 발생하고, 부압이 발생하면 외부의 공기가 라디에이터장착실(120)로 유입된다.

외부공기가 라디에이터장착실(120)로 유입되어 개구부(160)를 통해 방출되는 경로를 살펴보면, 유체역학적으로 가장 자연스럽다. 슬롯부(SL)를 통해 상대적으로 차가운 외부공기가 라디에이터장착실(120)로 유입되어 라디에이터 그릴과 접촉되면서 가열되어 상대적으로 고열이 되면, 유체역학적으로 뜨거워진 공기가 상승하는데, 천장(RF)에 개구부(160)가 형성되어 있기 때문에 공기 흐름이 원활하다. 기존에는 라디에이터장착실(120)의 한쪽 측면에서 유입된 후 다른 한쪽 측면으로 방출하는 경로를 가졌는데, 이런 이동경로 보다는 천장측으로 라디에이터장착실(120)의 공기를 보내는 것이 더 효율적이다.

따라서, 개구부(160)가 라디에이터장착실(120)에 형성된 것은 컨테이너 발전기의 디젤엔진(DJ)을 냉각시킬 때 매우 특이한 구조이다.

110 : 엔진장착실 120 : 라디에이터장착실
130 : 냉각수탱크 140 : 라디에이터
150 : 냉각수순환파이프 152 : 파이프홀
160 : 개구부 170 : 팬보호판
180 : 모터프레임 190 : 송풍팬
210 : 메시망덮개
CT : 컨테이너
CP : 컨테이너패널
DJ : 디젤엔진
PT : 격벽
SL : 슬롯부

Claims

디젤발전기가 컨테이너 내부에 설치된 컨테이너 일체형 디젤발전기에 있어서,
컨테이너패널에 공기가 연통되도록 다수의 슬롯부가 형성되고 격벽(PT)을 통해 공간이 두 부분으로 분리되어 하나는 엔진장착실(110)이 되고, 다른 하나는 라디에이터장착실(120)이 되는 컨테이너(CT);
상기 엔진장착실에 설치되는 디젤발전기(DJ);
상기 디젤발전기의 디젤엔진 일측에 마련되고 냉각수가 충전되어 있으며 가동시 냉각수가 순환되면서 디젤엔진의 가동중 발생되는 열을 냉각시켜 디젤엔진을 과열로부터 보호하는 냉각수저장탱크(130);
상기 라디에이터장착실을 이루는 컨테이너패널의 양측면에 각각 결합되는 한쌍의 라디에이터(140);
상기 냉각수저장탱크와 상기 라디에이터가 연결되어 상기 냉각수저장탱크의 냉각수가 상기 라디에이터에 유입되며 순환하면서 상대적으로 고온인 냉각수를 라디에이터 그릴을 통해 열교환방식으로 냉각시켜 상대적으로 저온인 냉각수로 변환시킨 후 다시 상기 냉각수저장탱크로 유입되도록 하는 냉각수순환파이프(150);
상기 라디에이터장착실의 천장에 형성되는 개구부(160);
상기 개구부에 상기 라디에이터장착실 내부로 돌출되도록 형성되는 팬보호판(170);
상기 팬보호판에 모터프레임(180)이 형성되고, 상기 모터프레임에 결합되는 전기모터(M);
상기 개구부에 위치되고 상기 전기모터의 모터축에 결합되어 회전될 때 라디에이터장착실의 공기를 개구부 외부로 방출하는 송풍팬(190);
을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너 일체형 디젤발전기.
제1항에 있어서,
상기 개구부(160)에는 상대적으로 입자가 큰 이물질이 외부에서 유입되어 회전하는 송풍팬(190)의 블레이드를 손상시키지 않도록 메시망덮개(210)가 결합된 것을 특징으로 하는 컨테이너 일체형 디젤발전기.
제1항에 있어서,
상기 원통형의 팬보호판(170)은 높이가 20 ~ 40cm 로서 송풍팬이 회전중 강한 풍압에 의해 휨이 발생하더라도 송풍팬의 블래이드가 팬보호판을 벗어나지 않도록 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너 일체형 디젤발전기.