KR101988105B1 - 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치에 관한 것으로, 이종의 가스들이 서로 혼합된 혼합가스를 생성하기 위한 가스 혼합 장치에 있어서, 원료가스와 기존연료의 혼합이 가능하고, 상기 혼합에 의해 생성된 혼합가스를 수용할 수 있도록, 내부에 수용공간이 형성된 통 형상의 혼합기; 상기 수용공간에 상기 원료가스와 기존연료가 균일하게 투입될 수 있도록, 상기 혼합기에 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 이송관과, 상기 이송관에 압력을 가해 원료가스와 기존연료를 수용공간 측으로 이송시키는 가압기를 구비한 이송부; 및 상기 수용공간에 수용된 상기 혼합가스를 배기시킬 수 있도록, 상기 혼합기와 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 배기관을 구비하고 상기 혼합가스를 배기관으로 이송시키는 배기부;를 포함하여 이루어진다.

Description

역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치{Gas mixing device with backflow prevention function}

본 발명은 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼합가스 생성 시 혼합기에 가스들을 균일하게 공급하고 그 가스들이 혼합기에서 역류하는 것을 방지할 수 있도록, 구조가 개선된 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력을 발생시키는 내연기관(internal combustion engine)은, 연료를 연소시켜서 생긴 연소가스 그 자체가 직접 피스톤 또는 터빈 블레이드 등에 작용하여 연료가 가지고 있는 열에너지를 기계적인 일로 바꾼다. 내연기관은 사용되는 연료에 의해 가스기관, 가솔린기관, 석유기관, 디젤기관 등으로 분류된다.

내연기관은 실린더 안에 공기를 흡인하고 압축한 후에 가스나 액체연료가 분사될 경우 연소하기 때문에 압축비가 높다. 이와 같은 내연기관은 높은 압축비로 인해 높은 열효율을 가지나 국부적인 고온 반응 구간에서 질소산화물(NOx) 생성과 미세먼지(PM)의 배출 증가와 같은 문제점을 가진다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 연구기관이나 대학 등에서 다양한 연구가 이루어지고 있으며 그 중에서 HHO 가스를 기존연료(LPG 또는 LNG 등 화석연료 가스 또는 유사 열원 가스)의 흡기 중에 혼합하여 실린더에 공급하는 기술이 부각되고 있다.

HHO 가스와 기존연료를 혼합하기 위해서는 가스 혼합기가 필수적으로 요구된다. 그러나 일반적인 가스 혼합기는 HHO 가스를 균일하게 내부로 투입하기 어렵고, 비중 차이로 인한 HHO 가스의 역류현상과, 잉여 또는 초과 발생된 혼합가스의 역류현상을 방지하기 어려운 문제점을 가진다.

종래기술로는 한국등록특허 제1724904호 「연료전지 시스템용 수소 공급 장치」가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 혼합가스 생성 시 원료가스인 HHO 가스를 균일하게 혼합기 내부로 투입할 수 있고 비중 차이로 인한 그 원료가스의 역류현상과, 잉여 또는 초과 생성된 혼합가스의 역류현상을 방지하며, 역류한 혼합가스로 인한 화재사고 및 폭발사고를 방지할 수 있는 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치는, 원료가스와 기존연료의 혼합이 가능하고, 상기 혼합에 의해 생성된 혼합가스를 수용할 수 있도록, 내부에 수용공간이 형성된 통 형상의 혼합기; 상기 수용공간에 상기 원료가스와 기존연료가 균일하게 투입될 수 있도록, 상기 혼합기에 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 이송관과, 상기 이송관에 압력을 가해 원료가스와 기존연료를 수용공간 측으로 이송시키는 가압기를 구비한 이송부; 및 상기 수용공간에 수용된 상기 혼합가스를 배기시킬 수 있도록, 상기 혼합기와 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 배기관을 구비하고 상기 혼합가스를 배기관으로 이송시키는 배기부;를 포함하여 이루어진다.

상기 이송부는, 상기 수용공간에 수용된 상기 원료가스, 기존연료 또는 혼합가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 이송관 측으로 역류하는 것을 감지할 수 있도록, 상기 이송관에 연결되어 이송관 측을 향해 이동하는 가스를 감지하는 이송 역류감지센서를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 배기부는, 초과 생성된 혼합가스에 의한 압력변화를 감지할 수 있도록, 상기 배기관과 연결되어 상기 수용공간의 내부압력을 감지하는 압력감지센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명은, 상기 이송 역류감지센서에 의해 상기 가스의 역류가 감지될 경우, 상기 가압기가 수용공간 측으로 압력을 가하도록 상기 가압기에 동작신호를 전달하는 제어부;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제어부는, 상기 압력감지센서가 감지한 수용공간의 내부압력이, 상기 이송 역류감지센서가 감지한 원료가스 투입량에 대한 가스량 압력 보다 높을 경우, 혼합가스를 자동 배기시킬 수 있도록 상기 배기부에 동작신호를 전달하여 배기관을 개방시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치는, 혼합기에 수용공간이 형성되고 이송부의 이송관에 의해 원료가스와 기존연료가 이송되며, 그 이송부의 가압기가 이송관에 압력을 가해 그 원료가스와 기존연료를 수용공간에 투입시키고, 배기부가 그 혼합기에서 혼합가스를 자동 배기시킴으로써, 혼합가스 생성 시 원료가스인 HHO 가스를 균일하게 혼합기 내부로 투입할 수 있고 효과적으로 혼합가스를 생성할 수 있는 효과를 가진다.

나아가, 본 발명은 이송부에 의해 원료가스와 기존연료가 수용공간에 투입된 후 혼합될 때, 이송 역류감지센서에 의해 가스들(원료가스, 기존연료 또는 혼합가스)의 역류가 감지될 경우 이송관을 차단하고, 혼합가스가 초과 생성되어 수용공간의 압력이 변화될 경우, 압력감지센서의 감지신호를 기초로 배기부가 배기관을 개방하여 그 혼합가스를 자동 배기시킴으로써, 원료가스가 기존연료 및 공기와의 비중 차이로 인해 혼합기 외부로 역류하는 것을 방지하며, 초과 생성된 혼합가스의 역류로 인한 화재사고 및 폭발사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명 일실시예에 채용된 혼합기를 설명하기 위한 분리 사시도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 이송부를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 배기부를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에서는 원료가스가 HHO 가스일 경우를 중심으로 설명하고, 기존연료가 LPG나 LNG 또는 유사열원가스일 경우를 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명 일실시예에 채용된 혼합기를 설명하기 위한 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 이송부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 배기부를 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치는, 혼합기(100), 이송부(200) 및 배기부(300)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 혼합기(100)는 내부에 수용공간이 형성된 통 형상으로 이루어짐으로써, 상기 원료가스와 기존연료를 수용 및 혼합 가능하게 한다. 상기 혼합기(100)는 원료가스와 기존연료가 상기 수용공간에 투입될 수 있도록 이송부(200)와 연결된다. 상기 혼합기(100)는 수용공간에 배치되는 분할부(103)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 혼합기(100)는 분할부(103)를 구비함으로써, 상기 수용공간이 복수의 혼합공간으로 분할될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 혼합기(100)는 원료가스가 서로 다른 밀도를 가지는 기존연료들과 서로 다른 혼합공간에서 효과적으로 혼합할 수 있도록 하는 장점을 도출한다.

상기 혼합기(100)의 분할부(103)는, 복수의 분할플레이트들(103a)과 지지포스트(103b)를 포함하여 이루어진다. 상기 분할플레이트들(103a)은 복수로 구비되며 서로 이격된 상태에서 적층된 구조로 이루어져 수용공간에 배치된다.

상기 분할플레이트들(103a)은, 원료가스와 기존연료가 유입되는 방향을 따라, 중심부로부터 연장형성되며 테두리의 직경이 점차 커지는 형태로 이루어진다. 아울러, 상기 분할플레이트들(103a)은 인접한 분할플레이트들(103a)의 테두리 직경이 서로 상이한 구조로 이루어진다.

상기 지지포스트(103b)는, 상기 몸체(102)의 하부에 체결된 밀폐부재(104)와 결속되어 상기 분할플레이트들(103a)을 순차 관통하며 그 분할플레이트들(103a)과 체결된다. 따라서, 지지포스트(103b)는 분할플레이트들(103a)이 이격된 상태를 유지시키며, 수용공간에 복수의 혼합공간이 형성될 수 있도록 한다.

한편, 상기 혼합기(100)는, 원료가스와 기존연료가 서로 혼합된 혼합가스를 배기하는 배기부(300)와 연결된다. 상기 혼합기(100)는 복수의 이송부(200)와 복수의 배기부(300)와 연결될 수도 있으며, 이러한 경우 원료가스와 기존연료가 각각 수용공간 측으로 투입될 수 있도록 하고, 상기 혼합가스가 각각의 배기부(300)를 통해 기설정된 장치들로 배기될 수 있도록 한다.(도 1 및 도 2 참조)

상기 이송부(200)는, HHO 가스로 이루어진 원료가스와, LPG나 LNG 또는 유사열원가스로 이루어진 기존연료를 상기 혼합기(100)의 수용공간에 투입시킨다. 상기 이송부(200)는, 이송관(201)과 가압기(202)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 이송관(201)은, 상기 혼합기(100)에 연결되어 수용공간과 소통됨으로써, 그 이송관(201)을 통해 이송하는 원료가스와 기존연료를 그 수용공간에 투입되도록 한다. 상기 이송관(201)은 복수로 이루어져, 원료가스와 기존연료를 각각 이송시킨다. 반면, 상기 이송관(201)은 단수로 이루어질 경우, 원료가스와 기존연료를 순차적으로 수용공간에 투입시킬 수 있다.

상기 이송부(200)의 가압기(202)는, 이송관(201)과 연결되어 그 이송관(201)에 압력을 가함으로써, 원료가스와 기존연료를 수용공간으로 균일하게 투입시킨다. 상기 가압기(202)는 원료가스가 이송되는 이송관(201)과 기존연료가 이송되는 이송관(201)에 각각 마련될 수 있으며, 소형의 컴프레셔로 이루어질 수 있다.

상기 배기부(300)는 혼합기(100)와 연결되고, 상기 수용공간에 수용된 혼합가스를 이송시키는 배기관(301)을 구비한다. 상기 배기부(300)는 그 배기관(301)을 복수개 구비할 수 있으며, 이러한 경우 초과 발생된 혼합가스 및 잉여 혼합가스를 정상적으로 발생된 혼합가스와 별도로 배기시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 의한 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치는, 혼합기(100)에 수용공간이 형성되고 이송부(200)의 이송관(201)에 의해 원료가스와 기존연료가 이송되며, 그 이송부(200)의 가압기(202)가 이송관(201)에 압력을 가해 그 원료가스와 기존연료를 수용공간에 투입시키고, 배기부(300)가 그 혼합기(100)에서 혼합가스를 배기시킴으로써, 혼합가스 생성 시 원료가스인 HHO 가스를 균일하게 혼합기 내부로 투입할 수 있고 비중 차이로 인한 그 원료가스의 역류현상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

한편, 이송부(200)는 이송 역류감지센서(203)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 이송 역류감지센서(203)는 이송관(201)에 각각 구비되어, 수용공간으로 투입된 원료가스나 기존연료가 상기 이송관(201) 측으로 이동하는 것을 감지한다. 따라서, 상기 이송 역류감지센서(203)는 원료가스나 기존연료가 상기 혼합기(100)의 외부로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 감지신호를 발생시킨다.

아울러, 상기 이송부(200)는 이송 역류방지밸브(206)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 이송 역류방지밸브(206)는 이송관(201)에 연결되어 상기 이송 역류감지센서(203)에 의해 원료가스, 기존연료 또는 혼합가스의 역류가 감지될 경우, 그 이송관(201)을 수용공간과 차단한다.(도 3 참조)

상기 이송부(200)는 원료가스를 수용하는 원료가스탱크(204)와 연결되고, 기존연료를 수용하는 기존원료탱크(205)와 연결되며, 그 원료가스탱크(204) 및 기존원료탱크(205)를 상기 이송관(201)을 통해 혼합기(100)와 소통시키는 것이 바람직하다.

본 실시예는, 혼합기(100)와 연결된 이송부(200)의 이송관(201)이 그 혼합기(100)의 수용공간으로 원료가스와 기존연료를 이송시키고, 상기 가압기(202)가 그 이송관(201)에 압력을 가해 원료가스와 기존연료가 균일하게 수용공간에 투입되도록 하며, 이송관(201)에 연결된 이송 역류감지센서(203)가 수용공간에서 역류하는 가스들(원료가스와 기존연료)을 감지할 경우, 역류방지밸브(206)가 그 이송관(201)을 차단함으로써, 원료가스와 기존연료가 효과적으로 혼합될 수 있도록 하고 가스들의 역류로 인해 발생되는 화재 사고 및 폭발사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

상기 배기부(300)는 배기관(301), 압력감지센서(302) 및 배기 역류방지밸브(304)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 나아가 상기 배기부(300)는, 혼합가스탱크(303)와 상기 혼합기(100) 사이에 마련되어 배기관(301)을 통해, 그 혼합가스탱크(303)와 상기 혼합기(100)를 서로 소통시킨다.

상기 압력감지센서(302)는 배기관(301)과 연결되어 혼합가스가 수용된 수용공간의 내부압력을 감지함으로써, 초과 생성된 혼합가스에 의한 압력변화를 감지할 수 있도록 한다. 상기 압력감지센서(302)는 그 수용공간의 내부압력에 변화가 생길경우, 상기 배기 역류방지밸브(304)가 배기관(301)을 개방하여 혼합가스를 상기 혼합가스탱크(303) 측으로 이동되도록, 감지신호를 발생시킨다.

상기 역류방지밸브(304)는, 이송부(200)에 의해 원료가스와 기존연료가 수용공간에 투입된 후 혼합될 때, 상기 배기관(301)을 차단한다. 반면, 상기 역류방지밸브(304)는 혼합가스가 초과 생성되어 수용공간의 압력이 변화될 경우, 압력감지센서(302)의 감지신호를 기초로 배기관(301)을 개방하여 그 혼합가스를 자동 배기 시킴으로써, 역류하거나 초과 생성된 혼합가스로 인한 화재사고 및 폭발사고를 방지할 수 있는 효과를 도출한다.

본 발명의 일실시예에 따른 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치는, 상기 이송부(200)와 배기부(300)의 동작을 제어하는 제어부(400)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제어부(400)는 상기 이송 역류감지센서(203)에 의해 원료가스, 기존원료 또는 혼합가스 중 적어도 어느 하나의 가스에 대한 역류가 감지될 경우, 이송 역류방지밸브(206)를 구동시켜 이송관(201)을 차단한다.

아울러, 상기 제어부(400)는 원료가스, 기존원료 또는 혼합가스 중 적어도 어느 하나의 가스가 역류되어, 이송 역류감지센서(203)에서 감지신호를 발생시키면 그 감지신호를 전달받아, 가압기(202)를 구동시켜 그 가압기(202)가 이송관(201)에 압력을 가하도록 하여 그 역류를 방지하는 효과를 도출한다.

상기 제어부(400)는 압력감지센서(302)가 감지한 수용공간의 내부압력이, 상기 이송 역류감지센서(203)가 감지한 원료가스 투입량에 대한 가스량 압력보다 높을 경우, 혼합가스가 초과 생성된 것으로 판단한다.

상기 제어부(400)는 혼합가스가 초과 생성되면 배기 역류방지밸브(304)를 구동시켜 배기관(301)을 개방함으로써, 초과 생성된 혼합가스를 자동 배기시키고 그 혼합가스의 초과 생성 및 역류로 인한 폭발사고 및 화재사고를 방지한다.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예들을 설명하였으나 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

100: 혼합기 200: 이송부
201: 이송관 202: 가압기
203: 이송 역류감지센서 204: 원료가스탱크
300: 배기부 301: 배기관
302: 압력감지센서 400: 제어부

Claims (5)

1. 이종의 가스들이 서로 혼합된 혼합가스를 생성하기 위한 가스 혼합 장치에 있어서,
   원료가스와 기존연료의 혼합이 가능하고, 상기 혼합에 의해 생성된 혼합가스를 수용할 수 있도록, 내부에 수용공간이 형성된 통 형상의 혼합기;
   상기 수용공간에 상기 원료가스와 기존연료가 균일하게 투입될 수 있도록, 상기 혼합기에 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 이송관과, 상기 이송관에 압력을 가해 원료가스와 기존연료를 수용공간 측으로 이송시키는 가압기를 구비한 이송부; 및
   상기 수용공간에 수용된 상기 혼합가스를 배기시킬 수 있도록, 상기 혼합기와 연결되어 상기 수용공간과 소통되는 배기관을 구비하고 상기 혼합가스를 배기관으로 이송시키는 배기부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 이송부는, 상기 수용공간에 수용된 상기 원료가스, 기존연료 또는 혼합가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 이송관 측으로 역류하는 것을 감지할 수 있도록, 상기 이송관에 연결되어 이송관 측을 향해 이동하여 혼합기의 외부로 역류하는 가스를 감지하는 이송 역류감지센서를 더 포함하여 이루어지며,
   상기 배기부는, 초과 생성된 혼합가스에 의한 압력변화를 감지할 수 있도록, 상기 배기관과 연결되어 상기 수용공간의 내부압력을 감지하는 압력감지센서를 더 포함하여 이루어지고,
   상기 이송부는, 이송관에 연결되어 이송 역류감지센서에 의해 원료가스, 기존연료 또는 혼합가스 중 적어도 하나의 역류가 감지된 경우 상기 이송관을 수용공간과 차단시키는 이송 역류방지밸브를 포함하여 이루어지고,
   상기 배기부는, 이송부에 의해 원료가스와 기존연료가 수용공간에 투입된 후 혼합될 때 배기관을 차단시키고, 혼합가스가 초과 생성되어 수용공간의 압력이 변화될 경우 압력감지센서의 감지신호를 기초로 배기관을 개방하여 그 혼합가스를 자동 배기시키는 배기 역류방지밸브를 포함하여 이루어지고,
   상기 이송 역류감지센서에 의해 상기 가스의 역류가 감지될 경우, 상기 가압기가 수용공간 측으로 압력을 가하도록 상기 가압기에 동작신호를 전달하는 제어부;를 더 포함하여 이루어지고,
   상기 혼합기는, 원료가스가 서로 다른 밀도를 가진 기존연료들과 서로 다른 혼합공간에서 혼합될 수 있도록, 적층 구조로 이루어져 수용공간에 배치되어 상기 수용공간을 복수의 혼합공간으로 분할시키는 분할부를 구비하는 것을 특징으로 하는 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 압력감지센서가 감지한 수용공간의 내부압력이, 상기 이송 역류감지센서가 감지한 원료가스 투입량에 대한 가스량 압력 보다 높을 경우, 혼합가스를 자동 배기시킬 수 있도록 상기 배기부에 동작신호를 전달하여 배기관을 개방시키는 것을 특징으로 하는 역류 방지 기능을 가진 가스 혼합 장치.

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