KR100934174B1 - 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템에 관한 것으로서, 자동차 샤시에 설치되는 것으로서, 배기가스가 유입되는 유입공(11) 및 그 배기가스가 유출되는 유출공(12)이 형성된 케이스(10); 케이스(10) 내부에 회전가능하게 설치되어 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 터빈(20); 케이스(10)의 전방측을 관통하는 터빈(20)의 축부(21)에 축결합되는 회전축(31)을 가지는 발전기(30); 및 발전기(30)를 케이스(10)에 고정시키기 위한 고정브라켓(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스를 이용한 자동차 발전시스템{a exhaust gas driving generator}
본 발명은 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소산소 혼합가스를 연료로 사용하는 자동차에 적용되어 전기분해에 사용되는 전기를 생산하는 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템에 관한 것이다.
수소산소 혼합가스 발생장치는 물이 전기분해되어 얻어지는 생성물인 수소 및 산소를 생산하기 위한 장치로서, 양(+) 및 음(-) 전극이 설치된 전해조 내에 소량의 전해물질이 첨가된 물을 공급하고 직류 전압을 인가함으로서 무공해 에너지원인 수소산소 혼합가스를 발생한다. 이때 발생되는 수소와 산소는 2 : 1의 몰비로 발생되며, - 전극 표면에 수소가 기포 형태로 생성되고, + 전극 표면에 산소가 기포 형태로 생성된다. 이렇게 생성된 수소와 산소는 혼합되어 혼합가스 형태가 되며 연소가 가능하고, 연소시 오염물질의 생성하지 않아 친환경적인 에너지원으로서 새롭게 부각되고 있다.
본 출원인은 상기한 수소산소 혼합가스 발생장치를 자동차에 적용하여 수소산소 혼합가스를 발생함으로써, 그 수소산소 혼합가스를 엔진을 구동시키는 연료로로 사용하고자 하는 연구를 진행하고 있다.
그런데 수소산소 혼합가스를 발생하기 위하여, - 극 전극과 + 극 전극에 수십에서 수백 암페어에 달하는 많은 양의 전류를 공급하여야 하는데, 이러한 전류를 자동차에 설치된 배터리나 발전기에 의하여 공급받는 것을 실질적으로 불가능하였다라는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 수소산소 혼합가스를 발생시키기 위하여 사용되는 전기에너지를 자동차의 배기가스를 이용하여 생산할 수 있는 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템은, 자동차 샤시에 설치되는 것으로서, 배기가스가 유입되는 유입공(11) 및 그 배기가스가 유출되는 유출공(12)이 형성된 케이스(10); 상기 케이스(10) 내부에 회전가능하게 설치되어 상기 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 터빈(20); 상기 케이스(10)의 전방측을 관통하는 상기 터빈(20)의 축부(21)에 축결합되는 회전축(31)을 가지는 발전기(30); 및 상기 발전기(30)를 케이스(10)에 고정시키기 위한 고정브라켓(40);을 포함하고; 상기 유입공(11)은 상기 케이스(10)의 전방측의 측부에 비스듬하게 형성되어 있고; 상기 터빈(20)은, 상기 케이스(10)의 전후방에 설치된 베어링(미도시)에 회전 가능하게 결합되는 축부(21)와, 상기 축부(21)에 결합된 것으로서 상기 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 날개조립체(22)를 포함하되, 상기 날개조립체(22)는 상기 유입공(11)에 대향하는 다수의 래치날개(23a)가 형성된 다수의 날개디스크(23)를 포함하며; 상기 날개조립체(22)는, 상기 유입공(11) 방향으로 다수장의 날개디스크(23)가 적층된 후 전방측의 구획디스크(24')에 의하여 구획되고, 상기 유출공(12) 측에 다수장의 날개디스크(23)가 적층된 후 후방측의 구획디스크(24")에 구획되며, 상기 전방측의 구획디스크(24')와 후방측의 구획디스크(24") 사이에 적층된 다수의 날개디스크를 다수의 구획디스크가 구획하는 구조를 가지되, 상기 적층되는 날개디스크(23)에 있어서 상기 래치날개(23a)는 나선을 이루도록 배치되고, 상기 구획디스크(24)(24')(24")에 형성된 구멍(24a)(24b)들도 상기 래치날개(23a) 사이에서 나선을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 케이스(10)의 외주면에 형성된 것으로서, 상기 터빈(20)의 고속 회전에 의하여 발생되는 열이 외부로 방열될 수 있도록 하는 다수의 방열핀(15)을 더 포함한다.
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본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템에 따르면, 엔진으로부터 배출되어 소모되는 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 터빈이 발전기를 구동하여 전기를 발생하므로, 별도의 에너지의 투입 없이 전기를 생산할 수 있 다.
또한 터빈은 다수의 유입공 측에 대향되는 래치날개가 형성된 다수의 날개디스크로 이루어지므로, 배기가스에 의하여 효과적으로 회전되고, 이에 따라 발전기를 효과적으로 구동하여 많은 양의 전기 에너지를 생산할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 터빈을 구성하는 날개디스크의 정면도이며, 도 3은 도 1의 터빈을 구성하는 구획디스크의 정면도이다. 또 도 4는 도 1에 있어서 케이스의 측부에 비스듬하게 형성된 유입공과 날개디스크를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 터빈의 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템은, 자동차 샤시에 설치되는 것으로서, 배기가스가 유입되는 유입공(11) 및 그 배기가스가 배기되는 유출공(12)이 형성된 케이스(10)와; 케이스(10) 내부에 회전가능하게 설치되어 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 터빈(20)과; 케이스(10)의 전방측을 관통하는 터빈(20)의 축부(21)에 축결합되는 회전축(31)을 가지는 발전기(30)와; 발전기(30)를 케이스(10)에 고정시키기 위한 고정브라켓(40);을 포함한다.
케이스(10)는 자동차 샤시의 소정부에 고정되는 것으로서 전체적으로 원통 형상으로 되어 있다. 이러한 케이스(10)의 전방측 측부에는, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배가가스가 유입되는 유입공(11)이 비스듬하게 형성되어 있고, 케이스(10)의 후방측에는 터빈(20)을 회전시킨 배기가스가 배기되는 유출공(12)이 형성되어 있다. 상기한 유입공(11)이 비스듬하게 형성됨으로써, 그 유입공(110으로 유입되는 배기가스는 터빈(20)을 효과적으로 회전시킬 수 있다.
이때, 유입공(11)은 배기가스를 최종적으로 배출하는 소음기와 연결되고, 유출공(12)은 별도의 배기파이프와 연결된다. 또는 유입공(11)은 자동차 엔진으로부터 배기가스가 배기되는 배기 매니홀드와 연결되고, 유출공(12)은 소음기와 연결될 수도 있다. 이러한 케이스(10)에는 자동차 샤시에 고정될 수 있도록 볼트 및 너트에 의하여 결합되는 브라켓(13)이 형성되어 있다.
케이스(10)의 외주면에는, 배기가스의 열과, 터빈(20)의 고속 회전에 의하여 발생되는 열이 외부로 방열될 수 있도록 다수의 방열핀(15)이 형성되어 있다. 방열핀(15)은 케이스(10)를 원통형으로 성형할 때 일체로 형성하거나, 별도로 제작하여 케이스(10)에 결합시킬 수 있다.
터빈(20)은, 케이스(10)의 전후방에 설치된 베어링(미도시)에 회전 가능하게 결합되는 축부(21)와, 축부(21)에 결합된 것으로서 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 날개조립체(22)를 포함한다.
날개조립체(22)는 다양한 형태로 구현할 수 있는데, 본 실시예에서는 유입공(11) 측에 항상 대향하는 다수의 래치날개(23a)가 형성된 다수의 날개디스크(23)와, 날개디스크(23)와 다른 날개디스크(23')를 구획하는 구획디스크(24)를 포함한다. 이때 날개디스크(23)에 형성된 래치날개(23a)의 정면측은 도 4에 도시된 바와 같이, 유입공(11) 측으로 유입되는 배기가스에 의하여 회전될 수 있도록 유입 공(11)을 향하는 래치 형상으로 되어 있고, 이에 따라 후방측은 비스듬하게 경사져있다.
또, 구획디스크(24)에는 배기가스가 배기되는 다수의 구멍이 형성되어 있으며, 본 실시예에서는 설명을 용이하게 하기 위하여 2 개의 구멍(24a)(24b)이 형성된 것으로 설명된다. 이러한 구멍(24a)(14b)은 구획디스크(24)의 두께가 두꺼울 경우 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 경사 방향은 터빈의 회전방향으로 경사지게 형성된다.
날개조립체(22)는, 축부(21)에 다수의 날개디스크(23)와 구획디스크(24)가 적층되는 구조를 가진다. 본 실시예에서는, 날개조립체(22)는, 유입공(11) 방향으로 4장의 날개디스크(23)가 적층된 후 전방측의 구획디스크(24')에 의하여 구획되고, 유출공(12) 측에 2장의 날개디스크(23)가 적층된 후 후방측의 구획디스크(24")에 구획되며, 전방측의 구획디스크(24')과 후방측의 구획디스크(24") 사이에 적층된 다수의 날개디스크를 다수의 구획디스크가 구획하는 구조를 가진다. 이때, 적층되는 날개디스크(23)에 있어서, 래치날개(23a)는 나선을 이루도록 배치되고, 날개디스크들 사이를 구획하는 구획디스크(24)(24')(24")에 형성된 구멍(24a)(24b)들도 래치날개(23a) 사이에서 나선을 이루도록 배치된다.
상기한 터빈(20) 구조에 의하여, 유입공(11)으로 유입되는 배기가스는 전방측에 대향됨과 동시에 나선형을 이루며 배치된 래치날개(23a)를 밀어 회전시키고, 이후 나선형으로 배치된 구획디스크(24)에 형성된 구멍(24a)(24b) 및 래치날개(23a)를 통하여 유출공(12)으로 유출된다. 즉, 배기가스는 나선형으로 배치된 래 치날개(23a)를 밀은 후 나선형으로 배치된 다른 래치날개 및 구획디스크의 구멍(24a)(24b)을 통과하고 이후에 유출공(12)을 통하여 유출되는 과정을 통하여 터빈(20)을 효과적으로 회전시키는 것이다. 이와 같이 회전되는 터빈(20)은 발전기(30)의 로터를 회전시켜 많은 양의 전기를 생산하게 된다.
고정브라켓(40)은, 발전기(30)를 케이스(10)에 일체로 고정시키는 것이다.
상기한 구조에 의하여, 엔진으로부터 배기되는 배기가스는 유입공(11)을 통하여 케이스(10) 내부로 유입된 후 터빈(20)을 회전시키고, 터빈(20)은 발전기(30)를 구동하여 많은 양의 전기에너지를 생산한다. 이러한 전기에너지는 수소산소 혼합가스 발생장치의 전극으로 공급되어, 물을 전기분해하는 용도로 사용된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템의 사시도,
도 2는 도 1의 터빈을 구성하는 날개디스크의 정면도,
도 3은 도 1의 터빈을 구성하는 구획디스크의 정면도,
도 4는 도 1에 있어서 케이스의 측부에 비스듬하게 형성된 유입공과 날개디스크를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 1의 터빈의 측면도.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ... 케이스 11 ... 유입공
12 ... 유출공 13 ... 브라켓
15 ... 방열핀 20 ... 터빈
21 ... 축부 22 ... 날개조립체
23 ... 날개디스크 23a ... 래치날개
24 ... 구획디스크 24a, 24b ... 구멍
30 ... 발전기 40 ... 고정브라켓

Claims (4)

  1. 자동차 샤시에 설치되는 것으로서, 배기가스가 유입되는 유입공(11) 및 그 배기가스가 유출되는 유출공(12)이 형성된 케이스(10);
    상기 케이스(10) 내부에 회전가능하게 설치되어 상기 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 터빈(20);
    상기 케이스(10)의 전방측을 관통하는 상기 터빈(20)의 축부(21)에 축결합되는 회전축(31)을 가지는 발전기(30); 및
    상기 발전기(30)를 케이스(10)에 고정시키기 위한 고정브라켓(40);을 포함하고;
    상기 유입공(11)은 상기 케이스(10)의 전방측의 측부에 비스듬하게 형성되어 있고;
    상기 터빈(20)은, 상기 케이스(10)의 전후방에 설치된 베어링(미도시)에 회전 가능하게 결합되는 축부(21)와, 상기 축부(21)에 결합된 것으로서 상기 유입공(11)으로 유입되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 날개조립체(22)를 포함하되, 상기 날개조립체(22)는 상기 유입공(11)에 대향하는 다수의 래치날개(23a)가 형성된 다수의 날개디스크(23)를 포함하며;
    상기 날개조립체(22)는. 상기 유입공(11) 방향으로 다수장의 날개디스크(23)가 적층된 후 전방측의 구획디스크(24')에 의하여 구획되고, 상기 유출공(12) 측에 다수장의 날개디스크(23)가 적층된 후 후방측의 구획디스크(24")에 구획되며, 상기 전방측의 구획디스크(24')과 후방측의 구획디스크(24") 사이에 적층된 다수의 날개디스크를 다수의 구획디스크가 구획하는 구조를 가지되, 상기 적층되는 날개디스크(23)에 있어서 상기 래치날개(23a)는 나선을 이루도록 배치되고, 상기 구획디스크(24)(24')(24")에 형성된 구멍(24a)(24b)들도 상기 래치날개(23a) 사이에서 나선을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(10)의 외주면에 형성된 것으로서, 상기 터빈(20)의 고속 회전에 의하여 발생되는 열이 외부로 방열될 수 있도록 하는 다수의 방열핀(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 자동차 발전시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
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