KR20220037188A - 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법에 관한 것으로, 케이스의 내부에 설치되어 열이 발생하는 발열부와, 발열부를 냉각공기로 냉각시키도록 발열부와 덕트로 연결되는 열교환부와, 덕트 상에 설치되어 케이스 외부공기를 유입시키거나 차단시키도록 개폐가능하게 설치되는 개폐부와, 개폐부를 를 회전시키는 구동부와, 개폐부의 개방여부를 감지하는 센서부와, 구동부를 제어하고 센서부의 측정값을 수신하는 제어부를 포함하는 수랭식 장치를 이용하되, (a) 비상공랭을 수행하기 이전에, 제어부에서 센서부의 측정값을 근거로 개폐부의 개방여부를 판단하는 단계; 및 (b) 개폐부가 개방되었다고 판단한 경우, 개폐부 상태에 관한 시스템 고장진단을 수행하는 단계;를 포함한다.

Description

수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법{Failure diagnosing and operating method for water cooling type appratus}

본 발명은 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 함정에 탑재되는 수랭식 장치에서 신속하게 고장원인을 파악하고 대처할 수 있도록 하는 고장진단 및 운용방법에 관한 것이다.

함정이나 선박에는 기계설비나 전자설비들이 설치되며, 이를 모니터링하고 제어하기 위한 캐비닛이나 콘솔 등의 장치들이 탑재된다.

특히, 함정에 탑재된 캐비닛이나 콘솔 등의 장치는 적 미사일, 어뢰 등의 공격무기에 대응하기 위하여 높은 신뢰도(reliability)가 확보되어야 하며, 함정 내의 환경조건에서 지속적으로 고장 없이 운용될 수 있도록 관리하는 것이 매우 중요하다.

종래에는 함정에 탑재된 탑재 장치를 냉각하기 위해 냉각수를 공급받아 장비 내부의 공기를 냉각시키는 수랭식 방식을 사용하였으며, 고장 등의 비상상황에 대비한 별도의 비상공랭부가 구비되지 않았다.

그 결과, 수랭식 방식에 장애가 발생하여 수랭식 함정탑재장치 내부의 공기온도가 장비의 허용 운용온도를 초과하는 비상상황이 발생할 경우, 이것을 냉각시킬 수단이 없어 장비 내부의 고발열 전자모듈이 열화되어 고장이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 수랭식 함정탑재장치에서는 내부 공기 온도가 허용 운용온도를 초과하면 비상 경고음만 울리고, 고장 원인이 되는 부분을 파악하지 못하고 초기 대응을 신속히 수행하지 못함에 따라 수리 및 복구에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 제10-1742055호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 함정이나 선박 등에 탑재되는 수랭식 장치에서 신속하게 고장을 진단할 수 있는 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 관점에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법은, 케이스의 내부에 설치되어 열이 발생하는 발열부와, 발열부를 냉각공기로 냉각시키도록 발열부와 덕트로 연결되는 열교환부와, 덕트 상에 설치되어 케이스 외부공기를 유입시키거나 차단시키도록 개폐가능하게 설치되는 개폐부와, 개폐부를 를 회전시키는 구동부와, 개폐부의 개방여부를 감지하는 센서부와, 구동부를 제어하고 센서부의 측정값을 수신하는 제어부를 포함하는 수랭식 장치를 이용하되, (a) 비상공랭을 수행하기 이전에, 제어부에서 센서부의 측정값을 근거로 개폐부의 개방여부를 판단하는 단계; 및 (b) 개폐부가 개방되었다고 판단한 경우, 개폐부 상태에 관한 시스템 고장진단을 수행하는 단계;를 포함한다.

또한, (a) 단계에서 개폐부가 폐쇄되었다고 판단한 경우, (c) 구동부를 구동시켜 개폐부를 회전시키고, 센서부에 의해 개폐부가 개방위치에서 검출되는 지를 판단하는 단계를 수행할 수 있다.

또한, (c) 단계에서 개폐부가 개방위치에서 검출되지 않는 경우, 구동부에 대한 고장진단을 수행하는 단계를 수행할 수 있다.

또한, (a) 단계 이전에, 함정에서 공급되는 전원이 가능한지를 판단하고, 함정에서 전원공급이 불가능할 경우, 무정전 전원공급부에 의해 제어부로 전원을 공급하는 단계를 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법은, 케이스의 내부에 설치되어 열이 발생하는 발열부와, 발열부를 냉각공기로 냉각시키도록 발열부와 덕트로 연결되는 열교환부와, 덕트 상에 설치되어 케이스 외부공기를 유입시키거나 차단시키도록 개폐가능하게 설치되는 개폐부와, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 열교환부로 공기가 통과하도록 공기를 가압하는 가압부를 포함하는 수랭식 장치를 이용하되, (a) 발열부의 내부 공기온도를 측정하는 단계; 및 (b) 측정된 내부 공기온도가 허용 운용온도(T1)보다 높은 경우, 냉각수 공급부에서 공급되는 냉각수의 수온을 측정하는 단계;를 포함한다.

또한, (b) 단계에서 측정된 냉각수의 수온이 임계수온보다 높은 경우, 냉각수 공급부에 대한 고장진단을 수행할 수 있다.

또한, (b) 단계에서 측정된 냉각수의 수온이 임계수온보다 낮은 경우, (c) 가압부의 회전속도를 측정하는 단계를 수행할 수 있다.

또한, (c) 단계에서 측정된 가압부의 회전속도가 임계회전속도보다 낮은 경우, 가압부에 대한 고장진단을 수행할 수 있다.

또한, (c) 단계에서 측정된 가압부의 회전속도가 임계회전속도보다 높은 경우, 열교환부에 대한 고장진단을 수행할 수 있다.

또한, (a) 단계에서 측정된 내부 공기온도가 허용 운용온도보다 낮은 경우, 발열부의 냉각에 이상이 없다고 판단하여 단계를 종료할 수 있다.

본 발명에 의하면 비상공랭부에 구비된 개폐부의 개폐상태를 감지할 수 있는 포토 인터럽트센서를 포함함으로써 고장의 원인을 신속히 파악할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 수랭식 장치의 내부온도를 측정하는 기온측정센서와 공급수의 수온을 측정하는 수온측정센서, 및 가압부의 회전속도를 측정하는 회전속도측정센서를 구비함으로써 고장이 발생한 부분을 확인하고, 그에 따른 대응을 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 수행하기 위한 장치 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치의 작동 메커니즘을 도시한 것이고,
도 4는 비상공랭부에 포함된 개폐부 조립체의 분해사시도이고,
도 5는 개폐부 조립체의 제1방향 확대 사시도이고,
도 6은 개폐부 조립체의 제2방향 확대 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 도시한 순서도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템"등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 수행하기 위한 장치 구성도이다.

도 1을 참조하면, 함정(10)의 내부에는 콘솔부(20)와, 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치(100)가 설치되는데, 이러한 장비들을 사용하여 수랭식 장치(100)의 고장진단을 진단하고 진단결과에 따라 대응조치를 수행하게 된다.

또한, 수랭식 장치(100)를 냉각시키도록 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(30)가 설치되고, 고장을 수리하기 위한 수리장비보관부(40)가 포함된다.

콘솔부(20)는 함정(10) 내부에 설치되며, 승조원이 이를 이용하여 함정(10)에 탑재된 여러가지 기계장치/전자장치 등을 제어하면서 각종 임무를 수행하게 된다.

수랭식 장치(100)는 내부에 열이 발생하는 발열부가 포함되어 있는데, 일례로 임무 수행에 필요한 신호를 수신하고 고속으로 처리하는 전자 모듈 장치일 수 있다.

냉각수 공급부(30)는 냉각수를 수랭식 장치(100)에 공급하여 장치(100)가 일정 온도이상 과열되는 것을 방지할 수 있게 된다.

수리장비보관부(40)는 본 발명에 따른 수랭식 장치(100)의 고장진단에 따라 긴급 수리 조치를 취할 수 있도록 예비부품들과 각종 수리공구들을 보관하며, 승조원은 고장원인에 따라 수리장비보관부(40)로부터 필요한 부품이나 수리공구를 입수하여 긴급 수리 조치를 취할 수 있게 된다.

일례로, 구체적으로 후술할 본 발명에 따른 수랭식 장치의 고장진단방법에 따라, 승조원이 '냉각수 공급부 고장' 메시지를 수신하게 되면 냉각수 공급부(30)를 수리공구로 긴급 조치하고, '가압부 고장' 메시지를 수신하게 되면 가압부(140)를 수리하고, '열교환부 고장' 메시지를 수신하게 되면 열교환부(120)를 수리공구로 수리하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치(100)는, 열이 발생하는 전자모듈장치로 구성되는 발열부(110)와, 발열부(110)의 외측에 구비되어 외관을 형성하며 발열부(110)를 냉각수로 냉각시킬 수 있도록 냉각수가 유입되어 배출되는 유입부(102a) 및 배출부(102b)가 형성되는 케이스(101)와, 비상시 외부 공기를 유입시켜 발열부(110)를 공랭시키는 비상공랭부(130)와, 평상시 발열부(110)에 공급되는 공기를 냉각시키는 열교환부(120)와, 열교환부(120)에서 냉각된 공기가 발열부(110)로 유동하도록 유로를 형성하는 덕트(150)를 포함한다.

발열부(110)는, 열이 발생하는 장치로서, 일례로 함정에 본 발명이 적용될 경우, 임무 수행에 필요한 신호를 수신하고 고속으로 처리하는 전자 모듈 장치일 수 있다. 이러한 전자 모듈장치는 칩셋 집적도가 높아 발열량이 높기 때문에 고장 없이 운용될 수 있도록 하기 위해서는 발열 상태에 따라 적절한 냉각수단을 사용하여 냉각시켜야 한다.

열교환부(120)는, 배관 내부에 냉매가 기화하며 주위를 냉각시키는 관형 열교환기 형태로 구성될 수 있으며, 열교환이 보다 원활하도록 핀(fin)이 구비될 수 있다.

여기서, 열교환부(120)는, 배관에 직교하는 방향으로 유동하며 배관 외측을 지나는 공기와 열교환을 통해 냉각공기를 생성하게 되는데, 냉각공기는 하측에 위치한 덕트(150)를 통해 발열부(110)를 구성하는 전자 모듈장치로 유동되고, 발열부(110)를 통과하면서 가열된 공기는 상측에 위치한 덕트(150)를 통해 다시 열교환부(120)로 유입되면서 냉각된다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이 냉각공기를 강제로 순환 유동시킬 수 있도록 덕트(150) 상에 가압부(140)가 구비될 수 있다. 가압부(140)는, 일례로 팬(fan)으로 구성되어 공기를 가압하여 순환시킬 수 있다.

덕트(150)는 열교환부(120)의 상단 및 하단에 각각 구비되어 열교환부(120)와 발열부(110) 사이에 공기 유동을 안내함으로써 냉각공기가 덕트(150)를 따라 유동되며 순환될 수 있도록 구성된다.

본 발명의 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치(100)는, 평상시에 수랭식으로 발열부(110)를 냉각시키는 데, 이를 위해 케이스(101) 내부로 냉각수를 케이스 내부로 유입시키고, 유출시킬 수 있도록 케이스(101)의 일측에 각각 유입부(102a) 및 배출부(102b)를 구비한다.

여기서, 냉각수는 함정에서 공급받아 사용할 수 있으며, 수랭식 장치(100) 내부로 유입된 저온 냉각수는 발열부(110)를 직접 냉각할 수 있으며, 또한, 열교환부(120), 덕트(150)의 외부에서 내측의 공기를 냉각시킬 수 있게 된다. 냉각 후 고온이 된 냉각수는 배출부(102b)를 통해 장치(100)의 외부로 배출된다.

비상공랭부(130)는, 발열부(110)가 소정온도 이상으로 상승되는 비상상황시 본 발명의 수랭식 장치(100)를 외부의 공기로 신속히 냉각시킬 수 있도록 구성되는 장치로서, 장착 케이스(105)에 비상공랭부(130) 및 열교환부(120)가 설치된다.

뒤에 상세히 설명될 개폐부(미도시)가 폐쇄위치에 위치되는 평상시에는 열교환부(120)와 발열부(110) 사이를 연결하는 덕트(150)가 외부에 대해 밀폐되는 상태를 유지함으로써 열교환부(120)에서 냉각된 공기에 외부 공기가 유입되지 않고 발열부(110)로 공급된 다음 다시 열교환부(120)로 회수되며 순환하게 된다. 이 경우, 본 발명의 수랭식 장치(100)는 주로 냉각수에 의한 수랭식으로 방열되게 된다.

이에 반해, 개폐부(미도시)가 개방위치에 위치되는 비상시에는 덕트(150)의 유로 상에 설치된 개폐부(미도시)가 개방됨으로써 덕트(150)가 외부에 대해 개방되는 상태가 되어 덕트(150) 내부의 공기가 장치(100) 외부로 유출 및 유입가능하게 되어 본 발명의 수랭식 장치(100)는 주로 외부 공기에 의한 공랭식으로 방열되게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치(100)는, 케이스(101)의 하단부를 지지하는 완충 지지부(103)를 더 포함할 수 있다. 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치(100)가 함정에 적용된 경우, 이러한 완충 지지부(103)는 함정이 수중의 어뢰 및 기뢰로 인한 폭발 충격, 함정 추진기관에서 전달되는 진동으로부터 장치(100) 내부의 부품들을 보호할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치의 작동 메커니즘을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 비상공랭부(130)는 열교환부(120)의 상하측에 배치되며 회동가능하게 설치되는 개폐부(131)를 구비하는데, 개폐부(131)는 비상공랭이 필요할 경우 제어부(미도시)에 의해 개방되며 외부의 냉각 공기가 유입되도록 구성된다.

즉, 평상시에는 도 3a에 도시된 바와 같이 개폐부(131)는 폐쇄상태를 유지하여 외기의 유입을 막아서 수랭식 방열을 수행하고 있다.

도 3b에 도시된 상태는 비상공랭이 필요할 경우 개폐부(131)가 회동하며 장착케이스(105)의 관통부에 설치된 차폐부(160)이 노출되기 시작하거나, 개폐부(131)가 개방된 상태에서 도 3a의 폐쇄상태로 변경되는 과도 과정을 도시한 것이다.

도 3c는 비상공랭을 위해 개폐부(131)가 완전히 개방된 상태로, 외기가 차폐부(160)를 통해 장치(100) 내부로 유입되어 일정시간 동안 임시로 외기에 의한 공랭식 방열이 수행될 수 있게 된다.

이와 같이 구성됨으로써, 비상공랭부(130)의 개폐부가 폐쇄된 상태에서는 열교환부(120)를 통해 냉각된 공기는 발열부(110)의 하측으로 유입된 후 통과하면서 가열되고, 가열된 공기는 발열부(110)의 상측에서 덕트(150)를 통해 다시 열교환부(120)로 안내되어 전체적으로 순환 유동이 구성된다.

열교환부(120)로 안내된 가열된 공기는 열교환부(120)와 열전달을 통해 냉각되고 다시 발열부(110)인 전자모듈 장치를 통과하면서 가열되는 과정을 반복한다. 본 발명에서는 가압부(140)가 공기를 가압하여 강제 대류 유동을 발생시킴으로써 공기 유속을 증가시켜 이러한 순환 유동이 가능하도록 한다.

또한, 비상공랭부(130)의 개폐부가 개방된 상태에서는 열교환부(120)를 통해 냉각된 공기는 발열부(110)의 하측으로 유입된 후 통과하면서 가열되고, 발열부(110)를 통과하면서 가열된 공기는 덕트(150)를 통해 마련된 유로를 따라 유동한다. 이 과정에서 가압부(140)에 의해 강제 대류 유동이 발생되며 공기 유속을 증가시키게 된다.

비상공랭시에는, 평상시와 같이 공기가 순환유동되는 것이 아니라, 가열된 공기가 개방된 상측의 비상공랭부(130)를 통하여 장치(100)의 외부(일례로 함정 내부)로 배출된다. 또한, 개방된 하측의 비상공랭부(130)를 통해 장치(100)의 외부에서 공기가 유입되는데, 유입공기는 밀도가 커서 상대적으로 아래쪽에 위치한 찬 공기가 가압부(140)에 의해 장치(100)의 내부로 유입된다. 유입된 찬 공기는 발열부(110)를 통과하면서 가열된 후 개방된 상측의 비상공랭부(130)를 통해 다시 장치(100)의 외부로 배출된다.

차폐부(160)는 비상공랭부(130)가 개방된 상태에서 장착 케이스(105)의 관통부를 통해 외부의 공기가 내부로 유입될 때, 먼지 등의 오염물질을 차단시키는 기능을 수행한다. 또한, 장치(100) 내부의 전자 모듈 장치에서 발생하는 전파로 인해 다른 장비에 전자기적 간섭이 발생하지 않도록 전파가 외부로 유출되는 것을 방지하는 기능을 수행하도록 구성된다.

도 4는 비상공랭부에 포함된 개폐부 조립체의 분해사시도이다.

도 4를 참조하면, 개폐부 조립체는 열교환부(120)가 설치되는 위치에서 열교환부(120)를 기준으로 상하방향으로 대칭되게 각각 설치된다.

개폐부 조립체에는 열교환부(120)으로 유입/배출되는 공기 유동을 안내하도록 덕트(150)가 구비되는데, 덕트(150)는 전면에 배치되는 전면덕트(151)과 양측면에 배치되는 측면덕트(153)가 조립되어 형성된 내부 공간을 통해 공기가 유동할 수 있는 통로를 마련하게 된다.

상부 및 하부에 각각 배치된 개폐부(131)는 플립(flip) 형상으로 회전축을 중심으로 회전가능하게 구성되며, 구동부(136)의 회전력에 의하여 도 3에 도시된 바와 같이 폐쇄상태(a), 천이상태(b), 개방상태(c)로 작동할 수 있게 된다.

또한, 개폐부(131)는 비틀림(torsion)을 방지할 수 있도록 회전축의 중앙에 회전축보다 더 두텁게 형성된 보강부(131a)가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비상공랭부(130)는 장치(100)의 외부로부터 내부로 물 또는 오일이 침투하는 것을 막기 위하여 장착 케이스(105)와 개폐부(131)가 맞닿는 부분에 탄성을 가진 방수 개스킷(139)이 설치되어 개폐부(131)가 폐쇄된 상태에서 면접촉되며 방수되도록 구성된다.

도 5는 개폐부 조립체의 제1방향(우측 방향) 확대 사시도이다.

도 5를 참조하면, 개폐부 조립체는 개폐부(131)를 회전시킬 수 있도록 구동부(136)와, 구동부(136)의 회전력을 개폐부(131)로 전달하는 동력전달핀(136a)과, 구동부(136)를 제어하는 제어부(135)를 포함한다.

또한, 전기 공급 중단 등 장애발생과 같은 비상시 함정에서 공급되는 전원 인가가 불가능할 때, 자동으로 안정적이며 지속적으로 전기를 공급할 수 있도록 무정전 전원공급부(170)를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 개폐부 조립체는 구동부(136)의 회전력이 동력전달핀(136a)을 통해 전달되어 개폐부(131)를 회전시키게 된다.

제어부(135)는 아날로그-디지털(AD) 컨버터와, PWM((Pulse Width Modulation) 제어가 가능한 직접회로에 구동용 H-브릿지를 내장하도록 구성할 수 있다.

제어부 브래킷(138)은 내부에 구동부(136)를 설치되고, 그 외측면에는 제어부(135)가 부착되도록 구성된다.

도 6은 개폐부 조립체의 제2방향(좌측 방향) 확대 사시도이다.

도 6을 참조하면, 개폐부 조립체는 구동부(136)의 회전력을 전달할 수 있도록 좌우측에 각각 동력전달핀(136a)이 설치되어 개폐부(131) 회전축의 양단을 형성하는데, 일측(좌측)의 동력전달핀(136a)에는 제1인터럽트 핀(132a)이 돌출 형성된다. 동력전달핀(136a)에는 원활하게 회전을 위해 부싱(136b)이 설치될 수 있다.

본 발명에서는, 개폐부(131)의 회전정도에 따라 이동되는 제1인터럽트 핀(132a)을 감지하도록 2개의 포토인터럽트 센서(133)를 소정 각도(일례로, 수직방향 및 수평방향에 각각 하나씩)에 설치한다.

여기서, 포토인터럽트 센서(133)는 발광부와 수광부를 포함하여 발광부와 수광부 사이에 제1인터럽트 핀(132a)이 위치할 경우 이를 감지하도록 구성된다. 수직방향에 설치된 포토인터럽트 센서(133)가 제1인터럽트 핀(132a)을 감지할 경우, 개폐부(131)는 수직방향으로 위치되어 폐쇄된 상태가 되고, 수평방향에 설치된 포토인터럽트 센서(133)가 제1인터럽트 핀(132a)을 감지할 경우, 개폐부(131)는 수평방향으로 위치되어 개방된 상태가 된다.

이와 같이 본 발명은 개폐부(131)의 회전상태에 연동되는 제1인터럽트 핀(132a)을 포토인터럽트 센서(133)를 통해 감지하도록 구성되어 개폐부(131)가 개방상태인지 폐쇄상태인지 인식할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 일측(좌측)의 동력전달핀(136a)에는 제1인터럽트 핀(132a)과 나란한 위치에 제2인터럽트 핀(132b)이 돌출 형성되며, 제2인터럽트 핀(132b)의 회전 이동을 제한하는 스토퍼(134)가 수직방향 및 수평방향에 각각 설치될 수 있다.

수직방향 및 수평방향에 각각 설치된 스토퍼(134) 및 제2인터럽트 핀(132b)에 의해 전술된 포토인터럽트 센서(133)가 제1인터럽트 핀(132a)을 감지하지 못했을 경우에도 개폐부(131)의 회전범위를 물리적으로 제한할 수 있게 된다.

센서 브래킷(137)은 포트인터럽트 센서(133)와 스토퍼(134)가 설치될 수 있는 구조를 갖는다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법에서는, 먼저 함정에서 공급되는 전원이 가능한지를 판단한다(S110).

판단결과, 함정에서 전원공급이 불가능할 경우, 무정전 전원공급부에 의해 전원이 공급되고(S130), 제어부를 작동시킨다(S120).

함정에서 전원공급이 가능한 경우에는 함정에서 공급되는 전원으로 제어부를 작동시킨다(S120).

이후, 수직방향에 위치한 제1 포토인터럽트센서가 제1인터럽트 핀을 감지하였는지를 체크한다(S140).

체크결과, 제1인터럽트 핀이 감지되면 제어부는 비상공랭부가 폐쇄된 상태임을 인식한다(S150). 그러나, 체크결과, 제1인터럽트 핀이 감지되지 않으면 제어부는 '시스템 고장진단 필요' 메시지를 전송한다(S180).

즉, 비상공랭이 진행되지 않은 초기 상태에는 비상공랭부가 폐쇄되어야 하는데, 초기 상태에 비상공랭부가 개방되어 있기 때문에 시스템에 대한 점검이 필요하게 된다.

제1인터럽트 핀이 감지되어 비상공랭부가 폐쇄된 상태임을 인식한 이후에는, 제어부는 개폐부를 개방 위치에 위치하도록 구동부를 회전시킨다(S160).

여기서, 제어부는 발열부의 온도를 측정하여 비상공랭이 필요하다고 판단한 이후 구동부를 동작시킬 수 있다.

이후, 수평방향에 위치한 제2 포토인터럽트센서가 제1인터럽트 핀을 감지하였는지를 체크한다(S170).

체크결과, 제1인터럽트 핀이 감지되면 제어부는 비상공랭부가 개방된 상태임을 인식한다(S190). 이와 같이 비상공랭부가 개방된 상태에서 비상공랭이 수행된다.

그러나, 체크결과, 제1인터럽트 핀이 감지되지 않으면 제어부는 구동부가 고장상태라고 판단하여 '구동부 고장' 메시지를 전송한다(S175).

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법에서는, 먼저 수랭식 장치의 내부 공기온도를 기온측정센서에 의해 측정한다(S210). 즉, 수랭식 장치의 발열부 내부에 기온측정센서를 설치하여 발열부 내부의 공기온도를 센싱하여 발열부가 과열되지 않도록 모니터링하게 된다.

이후, 기온측정센서에서 측정된 공기온도와 허용 운용온도(T1)를 비교한다(S220). 일례로, 허용 운용온도는 발열부를 구성하는 장치에 따라 달라질 수 있지만, 함정에 사용되는 일반적 장치의 경우에는 대략 섭씨 50도 부근으로 설정될 수 있다.

비교결과, 측정 기온이 T1보다 낮은 경우, 수랭식 장치의 발열부가 이상없이 냉각되고 있다고 판단하여 '이상 없음' 메시지를 콘솔부를 운용하는 승조원에게 전송하고(S225), 종료한다.

비교결과, 측정 기온이 T1보다 높은 경우, 수랭식 장치의 발열부 냉각방식에 문제가 있다고 판단하여 먼저 수랭식 방식을 수행하는 냉각수 공급부를 체크한다. 즉, 냉각수 공급부에 의해 공급되는 냉각수의 유입온도를 측정하기 위해 유입배관상에 수온측정센서를 설치하고, 공급되는 냉각수의 수온을 측정한다(S230).

이후, 수온측정센서에서 측정된 수온과 임계수온(T2)을 비교한다(S240). 일례로, 임계수온은 발열부를 구성하는 장치에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 함정에 사용되는 장치의 경우에는 대략 섭씨 20도 부근으로 설정될 수 있다.

비교결과, 측정 수온이 T2보다 높은 경우, 냉각수 공급부에 문제가 있다고 판단하여 '냉각수 공급부 고장' 메시지를 콘솔부 운용 승조원에게 전송한다(S245).

측정 수온이 T2보다 낮은 경우, 수랭식 방식에는 문제가 없다고 판단하여, 공랭식 방식을 체크한다.

먼저, 가압부를 구성하는 팬에 설치된 회전속도측정센서에 의해 팬의 회전속도를 측정한다(S250).

이후, 측정된 회전속도와 임계회전속도(Vth)를 비교한다(S260). 여기서, 임계속도는 공랭식 냉각의 목표온도를 고려하여 대략 50 RPM으로 설정될 수 있다.

비교결과, 측정 회전속도가 Vth보다 작은 경우, 가압부에 문제가 있다고 판단하여 '가압부 고장' 메시지를 콘솔부 운용 승조원에게 전송한다(S265).

비교결과, 측정 회전속도가 Vth보다 큰 경우, 가압부에는 문제가 없고 열교환부에 문제가 있다고 판단하여 '열교환부 고장' 메시지를 콘솔부 운용 승조원에게 전송한다(S270).

이후, 열교환부를 통한 공랭식 방식에 문제가 있다고 판단하여, 장치에 대한 비상공랭을 수행하도록 비상공랭부를 개방한다(S280). 비상공랭부가 개방되는 단계(S280)는 열교환부 고장 뿐만 아니라, 전술된 냉각수 공급부 및 가압부에 고장이 있다고 판단한 단계(S245, S265) 이후에도 수행될 수 있다.

다음으로, 비상공랭부가 개방되어 비상공랭이 수행되는 동안, 승조원은 수신한 고장 메시지에 따라 냉각수 공급부, 가압부, 열교환부에 대한 긴급 수리를 진행한다(S290).

이후, 긴급수리 조치가 완료되면, 비상공랭부를 폐쇄하여 비상공랭을 종료한다(S300).

이후에는, 수랭식 장치의 내부 공기온도를 측정하는 단계(S210)을 다시 수행하는 과정을 반복하게 된다.

본 발명에서는 내부 공기온도가 허용 운용온도(T1) 보다 낮게 되면 과정이 종료된다. 종료된 이후에도 주기적으로/비주기적으로 본 발명에 따른 고장진단 및 운용방법을 수행함으로써 고장이 발생한 원인 부분을 확인하고, 그에 따른 대응조치를 신속히 취하여 신뢰도(Reliablility)의 척도가 되는 평균수리시간(MTTR, Mean Time To Repair)을 단축시킬 수 있게 된다.

한편, 전술된 도 7 및 도 8의 실시예들은 서로 별개로도 수행될 수 있지만, 서로 결합되어 실시될 수 있음은 물론이다. 즉, 도 7의 실시예에서 수행한 구동부와 시스템의 고장진단 이후 또는 이전에 장치 내부 공기온도를 측정하고, 공급 냉각수를 체크하고, 회전속도를 체크하여 각 고장 부분의 원인을 진단하도록 구성할 수 있다.

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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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: 비상공랭부를 갖는 수랭식 장치
101: 케이스
110: 발열부
120: 열교환부
130: 비상공랭부
131: 개폐부
140: 가압부
150: 덕트

Claims (10)

1. 케이스의 내부에 설치되어 열이 발생하는 발열부와, 발열부를 냉각공기로 냉각시키도록 발열부와 덕트로 연결되는 열교환부와, 덕트 상에 설치되어 케이스 외부공기를 유입시키거나 차단시키도록 개폐가능하게 설치되는 개폐부와, 개폐부를 를 회전시키는 구동부와, 개폐부의 개방여부를 감지하는 센서부와, 구동부를 제어하고 센서부의 측정값을 수신하는 제어부를 포함하는 수랭식 장치를 이용하되,
   (a) 비상공랭을 수행하기 이전에, 제어부에서 센서부의 측정값을 근거로 개폐부의 개방여부를 판단하는 단계; 및
   (b) 개폐부가 개방되었다고 판단한 경우, 개폐부 상태에 관한 시스템 고장진단을 수행하는 단계;를 포함하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   (a) 단계에서 개폐부가 폐쇄되었다고 판단한 경우,
   (c) 구동부를 구동시켜 개폐부를 회전시키고, 센서부에 의해 개폐부가 개방위치에서 검출되는 지를 판단하는 단계를 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   (c) 단계에서 개폐부가 개방위치에서 검출되지 않는 경우,
   구동부에 대한 고장진단을 수행하는 단계를 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   (a) 단계 이전에, 함정에서 공급되는 전원이 가능한지를 판단하고, 함정에서 전원공급이 불가능할 경우, 무정전 전원공급부에 의해 제어부로 전원을 공급하는 단계를 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
5. 케이스의 내부에 설치되어 열이 발생하는 발열부와, 발열부를 냉각공기로 냉각시키도록 발열부와 덕트로 연결되는 열교환부와, 덕트 상에 설치되어 케이스 외부공기를 유입시키거나 차단시키도록 개폐가능하게 설치되는 개폐부와, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 열교환부로 공기가 통과하도록 공기를 가압하는 가압부를 포함하는 수랭식 장치를 이용하되,
   (a) 발열부의 내부 공기온도를 측정하는 단계; 및
   (b) 측정된 내부 공기온도가 허용 운용온도(T1)보다 높은 경우, 냉각수 공급부에서 공급되는 냉각수의 수온을 측정하는 단계;를 포함하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   (b) 단계에서 측정된 냉각수의 수온이 임계수온보다 높은 경우,
   냉각수 공급부에 대한 고장진단을 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   (b) 단계에서 측정된 냉각수의 수온이 임계수온보다 낮은 경우,
   (c) 가압부의 회전속도를 측정하는 단계를 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   (c) 단계에서 측정된 가압부의 회전속도가 임계회전속도보다 낮은 경우,
   가압부에 대한 고장진단을 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   (c) 단계에서 측정된 가압부의 회전속도가 임계회전속도보다 높은 경우,
   열교환부에 대한 고장진단을 수행하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.
   
10. 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 단계에서 측정된 내부 공기온도가 허용 운용온도보다 낮은 경우, 발열부의 냉각에 이상이 없다고 판단하여 단계를 종료하는, 수랭식 장치의 고장진단 및 운용방법.

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