KR100912352B1 - 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치 - Google Patents

내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필터 하우징에 구비되는 오존램프를 통해 외부공기 흡기구에서 유입된 공기를 정화하고, 스테인리스 코팅을 통한 UV-C의 반사효율을 높여 상기 정화능력을 향상할 수 있는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 내연기관의 연소 효율을 향상시킬 수 있는바, 내연기관에 지속적으로 물리적, 화학적으로 안정적이고 맑게 정화되고, 오존 및 수산기가 혼합된 공기가 공급되게 되어 내연기관 가동시 이론 혼합비에 맞출 수 있는 흡입공기가 공급되어 완전 연소 및 안정적 연소 제어에 기여할 수 있는 효과가 있다.
오존램프, 내연기관

Description

내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치{apparatus purifying air of vehiclefuel combustion using UV-C}
본 발명은 외부 공기를 오존램프를 통해 정화하여 내연기관의 공급하고, 내연기관의 효율을 증대할 수 있는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 내연기관에 흡입되는 공기를 일반적인 공기필터(20)만으로 정화하여 흡입하여 연소하고 배기한다. 이에 공기흡입필터도 오픈 형 공기 흡입기, 물리적 와류 장치 등이 개발 판매되고 있으나, 연료 절감 및 연소 효율에는 큰 효과를 보지 못하고 있다.
또한, 도심지 등에서 발생하는 각종 차량의 매연을 다시 각종 내연기관에서 재흡입하고, 이로 인하여 안정적이고 깨끗한 공기를 흡입하지 못하게 되어 더 많은 연료를 사용하게 된다. 이러한 순환 구조에서는 더 많은 유해가스 등을 재흡입하여 연소하게 되어 내연기관에서의 완전 연소가 이루어지지 못하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는, 필터 하우징에 구비되는 오존램프를 통해 외부공기 흡기구에서 유입된 공기를 정화하고, 스테인리스 코팅을 통한 UV-C의 반사효율을 높여 상기 정화능력을 향상할 수 있는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치는, 외부공기 흡입구, 스로틀 바디를 구비하는 차량을 구동하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 있어서, 상기 내연기관(2)에 유입되는 공기를 정화하는 공기필터(20)를 수납하는 필터 하우징(4)과; 상기 공기필터(20) 하부에 위치하고, 적어도 두 개 이상 구비되면 병렬로 배치가능하고, 상기 필터 하우징(4)에 유입된 공기를 광화학작용시키는 184.7nm ∼ 253.7nm 파장범위의 UV-C를 발생시키는 오존램프(22)와; 상기 오존램프(22)를 고정하고, 상기 필터 하우징(4)의 하부 상면에 고정되게 부착되는 램프고정대(6)와; 전원을 인가받아 상기 오존램프(22)의 작동을 온오프할 수 있는 온오프스위치(32)와 상기 오존램프(22)의 작동 상태를 외부에 나타내는 발광램프(34)를 구비하는 스위치박스(30)와; 상기 스위치박스(30) 및 상기 오존램프(22)와 전기적으로 연결되어 상기 오존램프(22)에 인가될 수 있는 과전류 차단하는 전원안정기(40)와; 상기 필터 하우징(4)의 하부에 연통 되게 연결되는 상기 외부공기 흡입구(42), 상기 필터 하우징(4) 및 상기 필터 하우징(4)의 상부와 상기 스로틀 바디(44)를 연통 되게 연결하는 흡기 인테이크 파이프(46)에서 플라스틱 재질로 형성되는 내측면에 도포 되어, 상기 플라스틱 재질의 부품의 산화를 방지하는 스테인리스 코팅을; 포함하고, 상기 스테인리스 코팅은 도포 후 60~80℃에서 8~12분간 건조되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테인리스 코팅은 30~300μ(미크론)의 두께를 형성하는 것을 특징으로 한다.
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상기 램프고정대(6)는, 볼트홀(12)을 형성하여 상기 필터 하우징(4)의 하부와 볼트 결합하는 하부프레임(8)과; 상기 오존램프(22)에 전원을 공급하는 중앙부가 "ㄷ" 형으로 절곡된 형상의 램프전원 공급커넥터(16)가 설치되는 커넥터홀(14)이 형성되는 측면프레임(10)을; 구비하여 "ㄴ" 자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 내연기관의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 바, 내연기관에 지속적으로 물리적, 화학적으로 안정적이고 맑게 정화되고, 오존 및 수산기가 혼합된 공기가 공급되게 되어 내연기관 가동시 이론 혼합비에 맞출 수 있는 흡입공기가 공급되어 완전 연소 및 안정적 연소 제어에 기여할 수 있는 효과가 있다.
기존 차량에 스테인리스 코팅, 램프장착, 안정기 장착 등을 통해 용이하게 장착하여 유해배출가스를 줄일 수 있어, 배출된 유해 배출가스 및 미세 유기 물질이 차량 내부로 순환하는 것을 차단하여 환경오염을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치의 설치 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 따른 오존램프 설치 상태도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치를 설명한다.
본 발명은 외부공기 흡입구, 스로틀 바디를 구비하는 차량을 구동하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 있어서, 상기 내연기관(2)에 유입되는 공기를 정화하는 공기필터(20)를 수납하는 필터 하우징(4)과; 상기 공기필터(20) 하부에 위치하고, 적어도 두 개 이상 구비되면 병렬로 배치가능하고, 상기 필터 하우징(4)에 유입된 공기를 광화학작용시키는 184.7nm ∼ 253.7nm 파장범위의 UV-C를 발생시키는 오존램프(22)와; 상기 오존램프(22)를 고정하고, 상기 필터 하우징(4)의 하부 상면에 고정되게 부착되는 램프고정대(6)와; 전원을 인가받아 상기 오존램프(22)의 작동을 온오프할 수 있는 온오프스위치(32)와 상기 오존램프(22)의 작동 상태를 외부에 나타내는 발광램프(34)를 구비하는 스위치박스(30)와; 상기 스위치박스(30) 및 상기 오존램프(22)와 전기적으로 연결되어 상기 오존램프(22)에 인가될 수 있는 과전류 차단하는 전원안정기(40)와; 상기 필터 하우징(4)의 하부에 연통 되게 연결되는 상기 외부공기 흡입구(42), 상기 필터 하우징(4) 및 상기 필터 하우징(4)의 상부와 상기 스로틀 바디(44)를 연통 되게 연결하는 흡기 인테이크 파이프(46)에서 플라스틱 재질로 형성되는 내측면에 도포 되어, 상기 플라스틱 재질의 부품의 산화를 방지하는 스테인리스 코팅을; 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성으로 인하여 외부에서 유입된 공기가 오존 램프(22)에 의해 정화 과정을 거친 후, 상기 오존과 상기 수산기가 상기 내연기관(2)까지 도달하여, 흡기 계통의 여러 가지 불순물들을 강력한 산화 작용으로 분해, 환원시키고, EGR(배기가스 재순환)에서 유입된 재순환 배기 가스에도 정화작용을 한다.
내연기관 외부공기흡입구(42)를 통해 외부 공기가 공기필터(20)에 의하여 물리적인 여과를 거치기 위하여 흡입되게 된다.
상기 공기필터(20) 하부에 설치된 상기 오존램프(22)에서 발산된 상기 UV-C 이 상기 필터 하우징(4)에서 상기 공기와 광화학작용을 한다.
상기 오존램프(22)는 184.7nm ∼ 253.7nm 파장범위의 단파장의 UV-C를 공기필터(20)에 제공한다. 이 경우, 상기 오존램프(22)는 석영관으로 제작된다.
이로 인해 상기 외부공기흡입구(42)를 통해 흡입된 공기 중의 산소, 유해가스, 대기 중의 수분에 존재하는 불안정한 산소 원자가 산화, 환원 및 재결합하여 정화된 공기, 수산기 및 오존으로 남아 상기 공기필터(20)에서 1차 반응을 일으킨다.
기존 장착된 상기 공기필터(20)는 유입된 공기의 물리적 정화를 수행하지만, 본 발명에 의하면, 상기 오존 및 상기 수산기에 의해 상기 공기의 산화, 환원 및 재결합이 상기 공기필터(20)에서 진행될 수 있다. 따라서, 상기 오존 및 상기 수산기가 포함된 공기가 필터 하우징(4)의 상부를 통과할 수 있다.
상기 스테인리스 코팅이 된 상기 필터 하우징(4)에 상기 오존램프(22)에 장착된 후 상기 UV-C의 분포도가 향상되어, 유기물 및 기타 오염물질이 제거되면서 상기 필터 하우징(4)의 상부를 통하여 상기 흡기 인테이크 파이프(46)에 흡입될 수 있다.
유해가스 분해 및 여러 유기물질을 분해한 후 흡기 인테이크 파이프(46)를 통하여 상기 내연기관에 전달될 수 있다. 상기 흡기 인테이크 파이프(46)는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
상기 흡기 인테이크 파이프(46)의 재질은 플라스틱이므로, 내부에 흡입기량 센서(48), EGR 밸브(50) 등을 제거한 뒤 스테인리스 코팅을 하여 오존 및 수산기에 의한 상기 흡기 인테이크 파이프(46)의 플라스틱 재질이 산화되어 손실되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 스테인리스 코팅은 30~300μ(미크론)의 두께로 형성될 수 있다.
상기 두께가 300μ를 초과하면, 상기 플라스틱 재질에 물리적 증착이 어려울 수 있고, 상기 두께가 30μ 미만이면, 상기 UV-C의 반사효율을 저감할 수 있다.
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상기와 같은 상기 스테인리스 코팅은 도포 후 60~80℃에서 8~12분간 건조되는 것이 바람직하다. 상기 60℃ 이하에서 8분 미만으로 건조되면 상기 플라스틱 재질의 안정된 증착을 도모할 수 없고, 상기 80℃ 이상에서 12분을 초과하여 건조하면 상기 스테인레스 코팅의 화확적 성질에 변화를 줄 수 있다.
상기 오존 및 상기 수산기는 강력한 산화력이 있어 플라스틱 재질 등을 쉽게 산화시킬 수 있다.
이를 해결하기 위하여 외부공기흡입구(42)에서 스로틀 바디(44)까지 이동하는 공기의 통로 중 공기유량센서(48), EGR밸브(80), 센서 및 검출 부분을 제외한 플라스틱 부분에 두께 약 30-300μ(미크론) 정도의 스테인리스 코팅을 하여 플라스틱 재질과 반응하는 것을 억제하는 것이 바람직하다.
상기 스테인리스 코팅에 의해 상기 플라스틱 재질의 산화 방지와 상기 UV-C의 반사효율에 높일 수 있어 상기 오존램프(22)에서 생성된 상기 UV-C가 손실되지 않게 할 수 있다.
따라서, 스테인리스 코팅된 필터 하우징(4) 내부에서 상기 UV-C와 상기 외부공기흡입구(42)를 통해 유입된 공기가 반응하여 다량의 상기 오존과 상기 수산기를 만들고, 상기 오존과 상기 수산기 및 정화된 공기가 상기 흡기 인테이크 파이프(46)와 상기 스로틀 바디(44)를 통해 내연기관(2)까지 도달되는 효율을 높일 수 있다.
즉, 상기 UV-C에 의해 발생한 수산기 및 오존의 강력한 산화작용이 내연기관 연소 전까지 유지될 수 있어, 내연기관이 압축하는 행정에 다다를 때까지 연소에 필요한 유익한 공기를 공급한다. 이로 인하여 부품의 변경 및 제작의 어려움을 줄이며 기존 내연기관에도 쉽게 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 달리, 스로틀 바디(THROTTLE BODY)(44), 서지 탱크(SURGE TANK)(52), 에어 인테이크관(AIR INTAKE)(54) 및 엔진 흡기 VALVE(56)은 알루미늄 재질로 되어 있어 오존에 의해 산화되기 어려운 재질을 경우는 상기와 같은 스테인리스 코팅을 하지 않을 수 있다.
본 발명은 차량의 희박 연소 및 자동차의 연비 향상을 위하여 일반 대기에서 흡입되는 공기를 오존램프(22)의 상기 UV-C를 이용하여, 유입된 상기 공기를 상기 UV-C의 광화학작용을 이용하여 상기 공기를 산화, 환원 및 재결합을 통해 상기 공기에서 상기 오존 및 상기 수산기를 생성할 수 있다.
일반적인 공기와 일반적인 환경에서 빛의 파장 에너지(KJ / mol)는, 아래의 [수학식 1]로 계산이 가능하다.
"(1.19625 * (10 ^ 5)) / nm (파장)"
이 경우, 184.9nm 파장의 에너지는 (1.19625*(10^5)) / 184.9 = 646.9 KJ/mol와 같이 된다. 산소원자의 해리 에너지 498 KJ/mol로 각종 유해 가스 및 유해물질에 있는 불안정한 산소원자들이 해리되고, 재결합되면서 청정 공기, 오존 또는 수산기를 생성시킨다.
상기 램프고정대(6)는, 볼트홀(12)을 형성하여 상기 필터 하우징(4)의 하부와 볼트 결합하는 하부프레임(8)과; 상기 오존램프(22)에 전원을 공급하는 중앙부가 "ㄷ" 형으로 절곡된 형상의 램프전원 공급커넥터(16)가 설치되는 커넥터홀(14)이 형성되는 측면프레임(10)을; 구비하여 "ㄴ" 자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 내연기관(2)을 시동하기 전에 미리 상기 오존램프(22)를 작동하는 것이 바람직한데, 스위치박스(30)에 구비되는 온오프스위치(32)를 통해 상기 내연기관(2)의 구동 전에 상기 오존램프(22)의 작동을 시킬 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 오존램프(22)의 동작상태를 확인하기 위하여 상기 오존램프(22)가 켜져 있음을 나타낼 수 있게 점등이 되는 상기 발광램프(34)가 상기 온오프스위 치(32)에 구비될 수 있다. 상기 발광램프(34)는 운전자가 잘 보이는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 스위치박스(30)는 휴즈를 구비하여, 과전류에 의한 누전을 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 전원안정기(ballast stabilizer)(40)를 구비하여 상기 오존램프(22)에 인가되는 전류의 증가를 방지하는 것이 바람직하다. 상기 오존램프(22)의 구동을 위한 전원은 220V가 인가되어 기존의 내연기관에 용이하게 적용하는 것이 바람직하다.
상기 스위치박스(30)는 상기 오존램프(22)에 인가되는 직류 전원을 공급받고, 상기 전원안정기(40)에서 220V로 변환하고, 상기 오존램프(22)의 용량에 맞춘 전원을 상기 오존램프(22)에 공급하여 구동시킨다.
상기 오존램프(22)에 전원을 공급하는 전원공급선(60b, 60c)은 4개의 선이 필요하며 상기 내연기관(2)이 창작된 차량의 운전석에 설치된 상기 스위치 박스(32) 및 상기 전원 안정기(40)는 상기 전원공급선(60b, 60c)을 통해 상기 오존램프(22)와 전기적으로 연결되어, 전원을 상기 오존램프(22)에 공급한다.
상기 오존램프(22)의 고정방법은 하부프레임(8) 및 측면프레임(10)을 통해 "ㄴ" 자 형상으로 형성되는 램프고정대(6)가 동원되고, 상기 하부프레임(8)이 상기 필터 하우징(4)의 하부에 고정된다. 상기 하부프레임(8)은 볼트홀(12)을 형성하여 볼트를 통해 상기 필터 하우징(4)과 고정되게 부착된다.
상기 측면프레임(10)은 커넥터홀(14)을 형성하고, 상기 커넥터홀(14)에는 중앙부가 "ㄷ" 형으로 절곡된 형상의 램프전원 공급커넥터(16)가 설치된다. 상기 램 프전원 공급커넥터(16)에는 상기 전원공급선(60b)이 전기적으로 연결되고, 상기 오존램프(22)의 일단은 상기 램프전원 공급커넥터(16)와 전기적으로 연결되어 상기 오존램프가 전원을 공급받을 수 있다.
오존램프(22)는 수직으로 넣어 회전시키면서 장착을 하는데, 램프 전원 공급용 커넥터(16)가 오존램프(22)의 끝 단에 구비되는 단자핀를 조여 주는 구조를 갖게 된다.
전원공급선(60b)은 램프 전원 공급용 커텍터(16) 하부에서 램프 전원 공급용 커넥터(16)와 전기적으로 연결된다. 상기 전원공급선(60b)은 상기 커넥터홀(14) 하부에 형성되는 전원공급선홀을 통해 상기 필터 하우징 하부 밖으로 인출될 수 있다.
또한, 상기 내연기관(2)의 용량이 다르고, 상기 오존램프(22)의 배치에 따른 제약 등을 극복하기 위하여 상기 오존램프(22)를 병렬로 배치할 수 있다.
또한, 상기 오존 및 상기 수산기를 이용하는 다른 실시예는 상기 내연기관의 공기정화 이외의 좁은 공간에 설치되어 상기 공간에서의 각종 유기물질 분해할 수도 있다.
마지막으로 상기 UV-C는 사람의 눈의 망막에 치명적인 해를 입힐 수 있으므로, 반드시 본 발명을 장착한 차량은 자외선 경고 표시를 사람이 쉽게 인식할 수 있는 부분에 부착하여 교환 작업시 사고를 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명과 연동하는 내연기관의 작동 상태를 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 내연기관(2)에 공급되는 상기 필터 하우징(4)에서 정화된 상기 공기는 스로틀 바디(44)를 통과한 후, 상기 내연기관(2)에 흡입되는 공기의 유량을 안정화시키는 서지 탱크(52)를 지나고, 각 행정으로 가는 에어 인테이크관(54)를 거쳐 엔진흡기밸브(56)에 의해 내연기관(2)에 유입된다. 따라서, 상기 오존램프(22)에서 발생 된 상기 UV-C에 의해 정화된 공기, 상기 오존 또는 상기 수산기가 포함된 공기로 연소가 이루어질 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 첨부된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치의 설치 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 따른 오존램프 설치 상태도이다.
도 3은 본 발명과 연동하는 내연기관의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
2: 내연기관 4: 필터 하우징
6: 램프고정대 20: 공기필터
22: 오존램프

Claims (6)

  1. 외부공기 흡입구, 스로틀 바디를 구비하는 차량을 구동하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치에 있어서,
    상기 내연기관(2)에 유입되는 공기를 정화하는 공기필터(20)를 수납하는 필터 하우징(4)과;
    상기 공기필터(20) 하부에 위치하고, 적어도 두 개 이상 구비되면 병렬로 배치가능하고, 상기 필터 하우징(4)에 유입된 공기를 광화학작용시키는 184.7nm ∼ 253.7nm 파장범위의 UV-C를 발생시키는 오존램프(22)와;
    상기 오존램프(22)를 고정하고, 상기 필터 하우징(4)의 하부 상면에 고정되게 부착되는 램프고정대(6)와;
    전원을 인가받아 상기 오존램프(22)의 작동을 온오프할 수 있는 온오프스위치(32)와 상기 오존램프(22)의 작동 상태를 외부에 나타내는 발광램프(34)를 구비하는 스위치박스(30)와;
    상기 스위치박스(30) 및 상기 오존램프(22)와 전기적으로 연결되어 상기 오존램프(22)에 인가될 수 있는 과전류를 차단하는 전원안정기(40)와;
    상기 필터 하우징(4)의 하부에 연통 되게 연결되는 상기 외부공기 흡입구(42), 상기 필터 하우징(4), 및 상기 필터 하우징(4)의 상부와 상기 스로틀 바디(44)를 연통 되게 연결하는 흡기 인테이크 파이프(46)에서, 플라스틱 재질로 형성되는 내측면에 도포 되어, 상기 플라스틱 재질의 부품의 산화를 방지하는 스테인리스 코팅을; 포함하고,
    상기 스테인리스 코팅은 도포 후 60~80℃에서 8~12분간 건조되는 것을 특징으로 하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테인리스 코팅은 30~300μ(미크론)의 두께를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 램프고정대(6)는,
    볼트홀(12)을 형성하여 상기 필터 하우징(4)의 하부와 볼트 결합하는 하부프레임(8)과;
    상기 오존램프(22)에 전원을 공급하는 중앙부가 "ㄷ" 형으로 절곡된 형상의 램프전원 공급커넥터(16)가 설치되는 커넥터홀(14)이 형성되는 측면프레임(10)을; 구비하여 "ㄴ" 자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에 흡입되는 공기의 오존램프광을 이용한 공기 정화장치.
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