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KR101019589B1 - 발전기용 엔진연료 절감장치 - Google Patents

발전기용 엔진연료 절감장치 Download PDF

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KR101019589B1
KR101019589B1 KR1020090001692A KR20090001692A KR101019589B1 KR 101019589 B1 KR101019589 B1 KR 101019589B1 KR 1020090001692 A KR1020090001692 A KR 1020090001692A KR 20090001692 A KR20090001692 A KR 20090001692A KR 101019589 B1 KR101019589 B1 KR 101019589B1
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Abstract

본 발명은 발전기용 엔진이 무부하 상태일 때, 엔진의 rpm을 낮춰 연료 소비를 줄이는 발전기용 엔진연료 절감장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는 작동전원인 배터리(10)와, 발전기(5)에서 부하(7)로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기(CT)와, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되면 신호를 출력하지 않고, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되지 않으면 신호를 출력하는 컨트롤 유니트(20)와, 상기 컨트롤 유니트(20)의 출력신호가 입력되지 않으면 신호를 출력하지 않고, 상기 컨트롤 유니트(20)의 출력신호가 입력되면 설정된 지연시간이 지난 후에 신호를 출력하는 딜레이 타이머(IC)와, 상기 딜레이 타이머(IC)에서 출력되는 신호에 의해 턴온되면 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드(SL)로 배터리(10)의 전원을 인가하는 무접점 릴레이(DSR)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발전기용 엔진연료 절감장치{SYSTEM FOR REDUCING FUEL OF GENERATOR ENGINE}
본 발명은 발전기용 엔진이 무부하 상태일 때, 엔진의 rpm을 낮춰 연료 소비를 줄이는 발전기용 엔진연료 절감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨트롤 유니트와 솔레노이드 사이에 딜레이 타이머를 배치한 발전기용 엔진연료 절감장치에 관한 것이다.
대한민국 실용신안등록 제20-0342634호(2004년 2월 9일 등록)에 "부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치"가 소개되어 있다.
상기 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치는 발전기 출력을 직류전원(Vdd)으로 제공하는 전원부와; 전원부를 통한 직류전원을 인가 받아 구동하고 발전기 출력단에서 인식하는 교류전류센서를 통하여 처리하는 처리부와; 처리부의 작동에 연동하여 스롯틀밸브의 개폐를 구동하는 솔레노이드밸브를 포함하여 구성하고; 상기 처리부는 발전기의 출력이 있는지를 출력단에서 인식하는 교류 전 류센서, 교류 전류센서의 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, 엔진회전수를 높이도록 스롯틀밸브의 개도를 넓히는 솔레노이드밸브를 구동하는 트랜지스터로 이루어져 부하 작동시에만 발전기 회전수가 증가하도록 구성하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치는 발전기가 2200rpm 이하의 저속으로 운전될 때, 발전기에서 정격전압 220V의 전기가 출력되지 않기 때문에 전원부로 전기의 공급이 이루어지지 않아 처리부가 작동되지 않음으로써, 저소음 및 연료절감 목표를 달성하기 위한 엔진의 최소 회전수(900rpm ~ 1500rpm)로 엔진 속도를 낮출 수 없다(이것은 발전기의 유도기전력이 자기장의 세기[wb/m2]와 도체의 길이[mm] 및 자기장과 도체간의 상대적 속도[m/s]에 비례하기 때문이다).
또한, 상기 부하의 작동에 연동하는 발전기의 스롯틀밸브 제어장치에 부하가 없을 경우 발전기의 회전수를 줄여 소음을 줄이고 연료 소비를 절감한다고 언급되어 있으나, 일례로 도로 혹은 공사장 등에서 전기 용접을 위해 발전기를 사용할 때, 용접 과정에서 전원의 사용과 미사용이 짧은 주기로 반복되면, 발전기용 엔진이 고속과 저속을 짧은 주기로 반복하게 됨으로써, 상기 발전기용 엔진에 헌팅 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 전자장비(발전기용 AVR 등)가 소손되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리를 컨트롤 유니트 및 솔레노이드의 작동전원으로 사용함으로서, 발전기의 출력에 상관없이 컨트롤 유니트의 작동이 원활하게 이루어지며, 컨트롤 유니트와 솔레노이드 사이에 딜레이 타이머를 배치함으로서, 무부하 신호가 계속해서 설정된 지연시간동안 딜레이 타이머로 제공되지 않으면, 상기 딜레이 타이머에 의해 엔진의 출력제어수단(스로틀 밸브 또는 가버너 암)의 작동이 가변되지 않아, 엔진에서 헌팅 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 엔진연료 절감장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는
본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는
작동전원인 배터리와,
발전기에서 부하로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기와,
상기 전류 검출기의 유기전압이 입력되면 신호를 출력하지 않고, 상기 전류 검출기의 유기전압이 입력되지 않으면 신호를 출력하지 않는 컨트롤 유니트와,
상기 컨트롤 유니트의 신호가 입력되지 않으면 신호를 출력하지 않고, 상기 컨트롤 유니트의 신호가 입력되면 설정된 지연시간이 지난 후에 신호를 출력하는 딜레이 타이머와,
상기 딜레이 타이머의 신호가 없으면 배터리의 전원이 솔레노이드로 제공되는 것을 차단하고, 상기 딜레이 타이머에서 출력되는 신호에 의해 턴온되어 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드로 배터리의 전원을 인가하는 무접점 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤 유니트는 기준전압과 전류검출기에서 유도되는 유기전압을 비교하는 비교증폭소자와, 상기 비교증폭소자의 출력신호에 의해 턴온되어 신호를 출력하는 포토커플러와, 상기 포토커플러의 신호가 신호입력단자로 입력되면 공통가동단자가 제 1 고정단자에 접속되어, 제 2 고정단자에서 신호를 출력하지 않고, 포토커플러의 신호가 신호입력단자로 입력되지 않으면, 공통가동단자가 제 2 고정단자에 접속되어 있어, 배터리의 부전원이 공통가동단자를 통해 제 2 고정단자로 제공되므로서, 제 2 고정단자에서 신호가 출력되는 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는
작동전원인 배터리와,
발전기에서 부하로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기와,
전류 검출기의 유기전압이 정류기를 통해 입력단자로 입력되면, 기준전압과 입력전압을 비교하여 신호를 출력하는 비교증폭소자와,
상기 비교증폭소자의 출력신호에 의해 턴온되어 신호를 출력하는 포토커플러와,
상기 포토커플러의 신호가 신호입력단자로 입력되면 공통가동단자가 제 1 고정단자에 접속되어, 제 2 고정단자에서 신호를 출력하지 않고, 포토커플러의 신호가 신호입력단자로 입력되지 않으면, 공통가동단자가 제 2 고정단자에 접속되어 있어, 배터리의 부전원이 공통가동단자를 통해 제 2 고정단자로 제공되므로서, 제 2 고정단자에서 신호를 출력하는 릴레이와,
상기 릴레이의 신호가 입력되면 설정된 지연시간동안 출력신호를 딜레이 시키는 딜레이 타이머와,
상기 딜레이 타이머에서 출력되는 신호에 의해 턴온되면 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드로 배터리의 전원을 인가하는 무접점 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는 무부하시 엔진을 아이들링 상태로 제어할 수 있으며, 듀티 사이클(duty cycle ; 부하 상태로 무부하 상태로 반복되는 것)이 짧을 경우, 딜레이 타이머에 의해 엔진의 정속운전이 가변되지 않아 소음을 감소시킬 뿐만 아니라 엔진의 헌팅 현상을 방지할 수 있으며, 배터리를 작동전원으로 사용함으로써, 배터리를 컨트롤 유니트 및 솔레노이드의 작동전원으로 사용함으로써, 발전기의 출력에 상관없이 컨트롤 유니트의 작동이 원활하게 이루어지는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는 작동전원인 배터리(10)와, 발전기(5)에서 부하(7)로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기(CT)와, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되면 신호를 출력하지 않고, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되지 않으면 신호를 출력하는 컨트롤 유니트(20)와, 상기 컨트롤 유니트(20)의 신호가 입력되지 않으면 신호를 출력하지 않고, 상기 컨트롤 유니트(20)의 신호가 입력되면 설정된 지연시간이 지난 후에 신호를 출력하는 딜레이 타이머(IC)와, 상기 딜레이 타이머(IC)의 신호가 없으면 턴오프되어 배터리(10)의 전원이 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드(SL)로 제공되는 것을 차단하고, 상기 딜레이 타이머(IC)에서 출력되는 신호에 의해 턴온되면 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드(SL)로 배터리(10)의 전원을 인가하는 무접점 릴레이(DSR)로 구성된다.
이것에 의해, 발전기(5)에서 부하(7)로 전원이 공급되는 동안에는 솔레노이드(SL)가 작동되지 않아, 발전기용 엔진(3)이 정속 운전하게 되고, 발전기(5)에서 부하(7)로 전원이 공급되지 않으면, 딜레이 타이머(IC)에 의해 설정된 지연시간이 지난후에 솔레노이드(SL)가 작동되어, 발전기용 엔진(3)이 저속(아이들) 상태로 운전된다. 여기서, 엔진의 저속 운전은 엔진이 900rpm ~ 1500rpm으로 운전되는 것을 의미한다.
상기 솔레노이드(SL)는 발전기(3)용 엔진(3)의 rpm을 제어하는 제어장치(즉, 스로틀 밸브 또는 연료 공급을 제어하는 가버너 암)를 작동시키기 위한 것으로서, 솔레노이드(SL)에 전원이 인가되면, 상기 솔레노이드(SP)의 피스톤이 인입되어, 스로틀 밸브의 공기공급조절레버(도시하지 않음) 또는 가버너 암(도시하지 않음)을 당겨 엔진(3)으로 공급되는 연료를 감소시킴으로써, 엔진이 아이들링 상태로 운전된다. 일반적으로, 발전기용 디젤 엔진은 스로틀 밸브의 개도와 연료공급이 연동되어, 스로틀 밸브의 개도를 줄이면, 엔진으로 공급되는 연료의 량도 감소되도록 되어 있어, 본 발명은 솔레노이드(SL)가 스로틀 밸브의 개도를 제어하든지 가버너 암의 작동을 제어하든지 상관없다.
상기 컨트롤 유니트(20)는 기준전압과 전류검출기(CT)에서 유도되는 유기전압을 비교하는 비교증폭소자(21)와, 상기 비교증폭소자(21)의 출력신호에 의해 턴온되어 신호를 출력하는 포토커플러(PC1)와, 상기 포토커플러(PC1)에서 출력되는 신호에 의해 턴오프되어 신호를 출력하지 않는 릴레이(Ry)로 구성된다.
상기 비교증폭소자(21)는 저항(R1, R3, VR1)에 의해 분압된 기준전압이 +단자(O1)로 입력되고, 전류검출기(CT)의 유기전압이 -단자(O2)로 입력되어, 기준전압과 유기전압을 비교한다. 이때, +단자(O1)로 입력되는 기준전압은 가변저항(VR1)의 가동단자를 이용하여 세팅할 수 있으며, 기준전압은 유기전압이 입력되면 비교증폭소자(21)가 즉시 동작 되도록 설정해야 한다. 그리고, -단자(O2)로 유기전압이 입력되면, 출력단자(O3)에서 신호가 출력되고, 유기전압이 입력되지 않으면, 출력단자에서 신호가 출력되지 않는다.
상기 포토커플러(PC1)는 발광부의 입력단자(P1)로 비교증폭소자(21)의 신호가 입력되면, 수광부가 턴온되어, 출력단자(P4)에서 신호가 출력된다.
상기 릴레이(Ry)는 신호입력단자(a1)으로 신호가 입력되지 않으면, 공통가동단자(a3)가 제 2 고정단자(a5)에 접속되어 있어, 배터리(10)의 부전원(B-)이 공통가동단자(a3)를 통해 제 2 고정단자(a5)로 제공되므로서, 제 2 고정단자(a5)에서 딜레이 타이머(IC)로 신호가 출력되고, 신호입력단자(a1)으로 신호가 입력되면, 공통가동단자(a3)가 제 1 고정단자(a4)로 절환되어, 제 2 고정단자(a5)에서 신호가 출력되지 않는다.
상기 딜레이 타이머(IC)는 가변저항(VR2)을 이용하여 I2단자에 기준전압을 인가하며, 콘덴서(C1)와 저항(R6)에 의해 발진을 하고, 발진을 하는 기준전압은 상기 가변저항(VR2)에 의해 설정된 전압이 되고 가변저항(VR2)에 의해 설정된 지연시간(가변저항(VR1)과 콘덴서(C1)에 의한 시정수)에 도달하면 I6 출력단자에서 신호가 출력되어, 발광다이오드(Led2)를 통해 무접점 릴레이(DSR)로 전달된다. 발광다이오드(Led2)는 무접점 릴레이가 구동된 것을 표시한다.
이것에 의해, 상기 딜레이 타이머(IC)는 신호입력단자(I3)으로 입력신호가 없으면, 신호출력단자(I6)에서 신호가 출력되어, 무접점 릴레이(DSR)가 턴온되고, 신호입력단자(I3)로 입력신호가 입력되면, 설정된 시연시간동안 신호출력단자(I6)에서 신호가 출력되지 않아, 무접점 릴레이(DSR)가 턴오프된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는 다음과 같이 작동한다.
일반적으로, 용접기 등과 같은 부하(7)로 발전기(5)의 전원이 공급될 때, 발전기용 엔진(3)은 3600rpm(4극에서는 1800rpm)으로 정속이 유지되고, 부하(7)로 발전기(5)의 전원이 공급되지 않을 때(즉, 무부하 상태일 때), 설정된 지연시간 경과후 솔레노이드(SL)를 동작시킴으로서, 저속으로 운전(아이들링 상태)하여 연료절감을 유도한다.
이를 위해, 전류 검출기(CT)가 부하(7)로 흐르는 전류를 감지하게 되고, 배터리(10)가 컨트롤 유니트(20)의 작동전원으로 사용된다.
1. 발전기(5)의 전원이 부하(7)로 공급되는 전원이 차단되어, 전류 검출기(CT)의 유기전압이 컨트롤 유니트(20)의 비교증폭소자(21)의 입력단자(O2)로 입력되지 않으면, 비교증폭소자(21)의 출력단자(O3)에서 신호를 출력하지 않는다. 이와 같이, 비교증폭소자(21)에서 출력되지 않으면, 포토커플러(PC1)가 오프되고, 릴레이(Ry)의 공통가동단자(a3)가 제 2 고정단자(a5)에 접속되어, 배터리(10)의 부전원(B-)이 공통가동단자(a3)를 통해 제 2 고정단자(a5)로 제공되므로서, 제 2 고정단자(a5)에서 딜레이 타이머(IC)의 신호입력단자(I3)로 신호가 제공되고, 상기 딜레이 타이머(IC)의 신호입력단자(I3)로 신호가 제공되면, 딜레이 타이머(IC)는 설정된 지연시간후, 출력단자(I6)에서 신호를 무접점 릴레이(DSR)로 출력함으로써, 무접점 릴레이(DSR)가 통전되고, 상기 무접점 릴레이(DSR)가 통전되면, 배터리(10)의 전원이 솔레노이드(SL)로 제공되어, 솔레노이드(SL)가 작동된다. 상기 솔레노이드(SL)는 발전기(5)용 엔진(3)의 rpm을 제어하는 제어장치(즉, 스로틀 밸브 또는 연료 공급을 제어하는 가버너 암)를 작동시키기 위한 것으로서, 솔레노이드(SL)가 작동되면, 엔진(3)으로 공급되는 연료가 감소되어 엔진이 저속(idle) 상태로 운전된다. 이때, 릴레이(Ry)의 신호가 딜레이 타이머(IC)의 지연시간동안 계속해서 입력되어야 딜레이 타이머(IC)의 출력단자(I6)에서 신호를 출력하게 되므로서, 딜레이 타이머(IC)에 의해, 짧은 주기로 발전기의 사용이 가변될 때(듀티 사이클이 짧을 때), 엔진의 정속운전이 가변되지 않아 소음을 감소시킬 뿐만 아니라 엔진의 헌팅 현상을 방지할 수 있다.
2. 전류 검출기(CT)의 유기전압이 정류기(D1)를 통해 컨트롤 유니트(20)의 비교증폭소자(21)의 입력단자(O2)로 입력되면, 상기 비교증폭소자(21)의 출력단자(O3)에서 신호가 출력된다. 이와 같이, 비교증폭소자(21)에서 신호가 출력되면, 포토커플러(PC1)가 턴온되어, 릴레이(Ry)로 신호가 입력된다. 상기 릴레이(Ry)는 입력단자(a1)로 신호가 입력되면 가동단자(a3)가 제 1 고정단자(a4)에 접속되어 신호가 딜레이 타이머(IC)로 출력되지 않아. 딜레이 타이머(IC)의 작동전원 공급이 중단되고, 무접점 릴레이(DSR) 동작이 오프 상태가 되어, 솔레노이드(SL)가 작동되지 않아, 엔진(3)이 정격속도로 운전된다. 이와 같이, 부하시에는 솔레노이드가 동작되지 않아 엔진이 정격속도로 운전된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치는 무부하시 엔진을 아이들링 상태로 제어할 수 있으며, 듀티 사이클(duty cycle ; 부하 상태로 무부하 상태로 반복되는 것)이 짧을 경우, 딜레이 타이머(IC)에 의해 엔진의 정속운전이 가변되지 않아 소음을 감소시킬 뿐만 아니라 엔진의 헌팅 현상을 방지할 수 있으며, 배터리를 작동전원으로 사용함으로써, 배터리를 컨트롤 유니트 및 솔레노이드 의 작동전원으로 사용함으로써, 발전기의 출력에 상관없이 컨트롤 유니트의 작동이 원활하게 이루어지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전기용 엔진연료 절감장치를 도시한 회로도

Claims (3)

  1. 작동전원인 배터리(10)와,
    발전기(5)에서 부하(7)로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기(CT)와, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되면 신호를 출력하지 않고, 상기 전류 검출기(CT)의 유기전압이 입력되지 않으면 신호를 출력하는 컨트롤 유니트(20)와,
    상기 컨트롤 유니트(20)의 신호가 입력되지 않으면 신호를 출력하지 않고, 상기 컨트롤 유니트(20)의 신호가 입력되면 설정된 지연시간이 지난 후에 신호를 출력하는 딜레이 타이머(IC)와,
    상기 딜레이 타이머(IC)의 신호가 없으면 배터리(10)의 전원이 솔레노이드(SL)로 제공되는 것을 차단하고, 상기 딜레이 타이머(IC)에서 출력되는 신호에 의해 턴온되면 엔진의 출력을 제어하는 솔레노이드(SL)로 배터리(10)의 전원을 인가하는 무접점 릴레이(DSR)로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전기용 엔진연료 절감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤 유니트(20)는 기준전압과 전류검출기(CT)에서 유도되는 유기전압을 비교하는 비교증폭소자(21)와, 상기 비교증폭소자(21)의 출력신호에 의해 턴온되어 신호를 출력하는 포토커플러(PC1)와, 상기 포토커플러(PC1)에서 출력되는 신호에 의해 턴오프되어 신호를 출력하지 않는 릴레이(Ry)로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전기용 엔진연료 절감장치.
  3. 작동전원인 배터리(10)와,
    발전기(5)에서 부하(7)로 흐르는 전류를 감지하는 전류 검출기(CT)와,
    전류 검출기(CT)의 유기전압이 정류기(D1)를 통해 입력단자(O2)로 입력되면, 기준전압과 입력전압을 비교하여 신호를 출력하는 비교증폭소자(21)와,
    상기 비교증폭소자(21)의 출력신호에 의해 턴온되어 신호를 출력하는 포토커플러(PC1)와,
    상기 포토커플러(PC1)의 신호가 신호입력단자(a1)로 입력되면, 공통가동단자(a3)가 제 1 고정단자(a4)에 접속되어, 제 2 고정단자(a5)에서 신호를 출력하지 않고, 포토커플러(PC1)의 신호가 신호입력단자(a1)로 입력되지 않으면, 공통가동단자(a3)가 제 2 고정단자(a5)에 접속되어 있어, 배터리(10)의 부전원(B-)이 공통가동단자(a3)를 통해 제 2 고정단자(a5)로 제공되므로서, 제 2 고정단자(a5)에서 신호가 출력되는 릴레이(Ry)와,
    상기 릴레이(Ry)의 신호가 입력되면 설정된 지연시간동안 출력신호를 딜레이 시키는 딜레이 타이머(IC)와,
    상기 딜레이 타이머(IC)에서 출력되는 신호에 의해 턴온되면 솔레노이드(SL)로 배터리(10)의 전원을 인가하는 무접점 릴레이(DSR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기용 엔진연료 절감장치.
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