KR102313241B1 - 차량 배기가스 저감 시스템 - Google Patents

차량 배기가스 저감 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102313241B1
KR102313241B1 KR1020210024032A KR20210024032A KR102313241B1 KR 102313241 B1 KR102313241 B1 KR 102313241B1 KR 1020210024032 A KR1020210024032 A KR 1020210024032A KR 20210024032 A KR20210024032 A KR 20210024032A KR 102313241 B1 KR102313241 B1 KR 102313241B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
oxygen
plate
inner space
frame
Prior art date
Application number
KR1020210024032A
Other languages
English (en)
Inventor
김희용
허기창
소리나
Original Assignee
주식회사 헤즈홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 헤즈홀딩스 filed Critical 주식회사 헤즈홀딩스
Priority to KR1020210024032A priority Critical patent/KR102313241B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102313241B1 publication Critical patent/KR102313241B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0206—Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0222—Water recovery or storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0225—Water atomisers or mixers, e.g. using ultrasonic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F02B2043/106—Hydrogen obtained by electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 차량 엔진에서 연료 연소를 위해 흡입되는 공기에 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성된 수소 및 산소를 공급하여 혼합시킴으로써, 연소 효율을 높여 연비를 향상시킬 뿐 아니라 연소시 발생하는 배기가스를 저감시킬 수 있는 차량 배기가스 저감 시스템에 관한 것이다.

Description

차량 배기가스 저감 시스템{EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량 배기가스 저감 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 엔진에서 연료 연소를 위해 흡입되는 공기에 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성된 수소 및 산소를 공급하여 혼합시킴으로써, 연소 효율을 높여 연비를 향상시킬 뿐 아니라 연소시 발생하는 배기가스를 저감시킬 수 있는 차량 배기가스 저감 시스템에 관한 것이다.
차량에서 사용되는 내연기관은 화석연료의 일종인 경유 또는 휘발유 등의 연료를 공기와 소정 비율로 혼합시켜 기체화시킨 상태에서 엔진룸의 연소실 내부에 주입하고 연소시켜 동력을 얻으며, 연소 과정에서 차량 외부의 대기로 매연 등의 배기가스를 방출시킨다.
그러나 이러한 배기가스에는 일산화탄소(CO), 미연소 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유해물질이 포함되어 있다. 특히, 질소산화물(NOx) 은 탄화수소와 마찬가지로 대기 속에서 강한 자외선을 받아 광화학 반응을 되풀이하여 광화학 스모그를 발생시키며, 특히 이산화질소가 포함된 미세먼지가 인체 및 동물의 눈이나 호흡기 계통에 심각한 문제를 주고 있는데, 이러한 대기 오염의 주범인 질소산화물은 가솔린엔진보다는 디젤엔진에서 더욱 많이 발생한다.
이러한 배기가스의 처리에 관한 기술은 다양한 형태로 개발되고 있는데, 크게 엔진의 연소성능 개선이나 연료첨가제 사용에 의해 입자상 물질의 배출을 저감시키는 전처리 방법과 배출되는 배기가스를 여과장치 등의 후처리 장치를 사용하여 배기가스 중의 입자상 물질을 제거하여 저감하는 방법으로 나뉘어지고 있다.
한편, 전기분해(electrolysis)는 수용액 상태에서 자연적으로 음이온과 양이온으로 분리되지 않는 물질을 전기적인 힘을 이용하여 강제적으로 음이온과 양이온으로 분리시키는 과정을 의미한다. 이러한 전기분해에 사용되는 장비는 외부전원, 양전극, 중성전극 및 음전극을 포함하며 전기분해 대상물(예를들어, 물)이 음이온과 양이온으로 강제적으로 분리되는 전기적인 힘을 제공하며, 음전극과 양전극은 각각 전기분해 대상물에 전기적인 힘을 전달하는 역할 및 음이온 또는 양이온이 증착되는 장소를 제공하는 역할을 한다.
특히, 물을 전기분해하면 산소와 수소가 생성되며. 최근 수소 또는 산소와 수소의 혼합가스를 엔진 내부에 미량 공급하여 연소효율을 높이는 연구가 활발하게 진행중이며, 이에 따라 수소 또는 산소와 수소의 혼합가스를 생산하여 안정적으로 엔진에 공급하기 위한 장치 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2010-0009964호(2010.01.29)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 차량 엔진에서 연료 연소를 위해 흡입되는 공기에 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성된 수소 및 산소를 공급하여 혼합시킴으로써, 연소 효율을 높여 연비를 향상시킬 뿐 아니라 연소시 발생하는 배기가스를 저감시킬 수 있는 차량 배기가스 저감 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 에어 클리너를 통과하여 유입되는 공기와 분사된 연료를 혼합하여 연소시킴으로써 출력을 발생하는 차량 엔진; 상기 차량 엔진 내부로 유입되는 공기와 함께 수소 및 산소가 유입되도록 수소 및 산소를 생성하여 공급하는 수소 및 산소 공급 장치; 상기 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성되는 수소를 유입되는 공기와 혼합되도록 구비되는 수소 공급 라인; 및 상기 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성되는 산소를 유입되는 공기와 혼합되도록 구비되는 산소 공급 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템을 제공한다.
이때, 상기 차량 엔진 내부로 유입되는 공기와 함께 혼합되기 위해 상기 산소 공급 라인에 의해 공급되는 산소의 일부를 차량의 탑승자가 흡입하도록 차체 내부로 공급할 수 있다.
이때, 상기 수소 공급 라인 및 상기 산소 공급 라인에 의해 상기 차량 엔진 내부로 공급되는 수소와 산소의 혼합 가스의 부피는 차량의 배기량이 2200cc 일때 60cc일 수 있다.
이때, 상기 혼합 가스의 수소 및 산소의 부피비는 4:1 ~ 2:1일 수 있다.
한편, 상기 수소 및 산소 공급 장치는, 상부가 개구된 내부 공간이 형성되며 내부 공간에 물이 저수되는 케이스; 상기 케이스의 상부를 개폐하며, 물을 내부 공간으로 공급하기 위한 물 공급구가 형성되는 커버; 상기 케이스의 내부 공간에 구비되어 수소 및 산소를 생성하는 수소 및 산소 생성 장치; 상기 수소 및 산소 생성 장치와 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 장치에서 생성된 수소가 유동하는 수소 유동관; 상기 수소 및 산소 생성 장치와 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 장치에서 생성된 산소가 유동하는 산소 유동관; 상기 수소 유동관으로부터 공급된 수소를 외부로 배출하기 위한 수소 배출구; 및 상기 산소 유동관으로부터 공급된 산소를 외부로 배출하기 위한 산소 배출구를 포함할 수 있다.
이때, 상기 케이스의 내부 공간의 상부를 구획하는 중간 플레이트;를 더 포함하고, 상기 수소 유동관 및 상기 산소 유동관은 각각 상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부와 연통되도록 결합될 수 있다.
이때, 상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부에는 상기 산소 유동관을 통해 유입되는 산소와 상기 수소 유동관을 통해 유입되는 수소가 혼합되는 것을 방지하기 위한 격벽이 형성될 수 있다.
이때, 상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부는 직육면체 형상으로 형성되며, 상기 격벽은 직육면체 형상의 상부 내부 공간을 대각선으로 가로지르도록 구비될 수 있다.
이때, 상기 수소 배출구는 상기 케이스의 상단부에 상기 격벽에 의해 구분되는 상부 내부 공간의 일부와 연통되도록 형성되며, 상기 산소 배출구는 상기 케이스의 상단부에 상기 격벽에 의해 구분되는 상부 내부 공간의 타부와 연통되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 수소 및 산소 생성 장치는, 산소를 생성하는 양극 플레이트 및 상기 양극 플레이트와 대면하도록 배치되며 수소를 생성하는 음극 플레이트를 포함하는 전기분해 모듈; 상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 양극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 양극 플레이트를 가압하는 제1 프레임; 상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 음극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 음극 플레이트를 가압하여 상기 제1 프레임과 고정되는 제2 프레임; 상기 제1 프레임의 외측에 구비되며, 상기 양극 플레이트로 물이 유입되기 위한 유입부 및 상기 양극 플레이트에 의해 생성된 산소를 배출하기 위한 산소 배출부가 형성되는 제1 하우징; 및 상기 제2 프레임의 외측에 구비되며, 상기 음극 플레이트로 물이 유입되기 위한 유입부 및 상기 음극 플레이트에 의해 생성된 수소를 배출하기 위한 수소 배출부가 형성되는 제2 하우징;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량 엔진에서 연료 연소를 위해 흡입되는 공기에 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성된 수소 및 산소를 공급하여 혼합시킴으로써, 연소 효율을 높여 연비를 향상시킬 뿐 아니라 연소시 발생하는 배기가스를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수소 및 산소 생성 장치를 이용하여 수소 및 산소를 안정적으로 엔진으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템에 포함되는 수소 및 산소 공급 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템의 수소 및 산소 공급 장치에 포함되는 수소 및 산소 생성 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템의 수소 및 산소 공급 장치의 구성부품간 연결 관계를 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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, 본 발명에 따른 차량 배기가스 저감 시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템을 설명하기 위한 개략도로서, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템은, 차량 엔진(20), 수소 및 산소 공급 장치(10), 수소 공급 라인(31) 및 산소 공급 라인(33)을 포함할 수 있다.
차량 엔진(20)은 차량의 엔진룸에 구비되어 에어 클리너(41)를 통과하여 유입되는 공기와 연료 분사 노즐을 통해 분사된 연료를 혼합하여 연소시킴으로써 출력을 발생시킨다.
구체적으로, 스노클을 통하여 흡입된 공기는 에어 클리너(41)를 통해 공기 중에 포함되어 있는 불순물이 여과되고, 에어 펌프(42)는 여과된 공기를 압축시키고, 압축된 공기는 에어 탱크(43)에 저장되며, 에어 탱크(43)에 저장된 공기는 에어 노즐(44)에 의해 분사되어 실린더 헤드(21)와 실린더 블록(23)으로 이루어진 차량 엔진(20) 내부로 균일하게 분배된다.
이때, 에어 탱크(43)에는 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 수소 및 산소가 공급될 수 있다. 구체적으로, 수소 및 산소 공급 장치(10)는 차량 엔진(20) 내부로 유입되는 공기와 함께 수소 및 산소가 유입되도록 수소 및 산소를 생성하여 공급한다. 수소 및 산소 공급 장치(10)에 관해서는 후술하기로한다.
수소 공급 라인(31)은 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성되는 수소를 유입되는 공기와 함께 혼합되도록 구비된다. 즉, 수소 공급 라인(31)의 일단이 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수소 배출구(115)와 연결되고 타단이 에어 탱크(43)와 연결되어, 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성된 수소가 수소 공급 라인(31)을 통해 에어 탱크(43)로 유입되게 된다. 에어 탱크(43)로 유입된 수소는 공기와 함께 에어 노즐(44)에 의해 분사되어 차량 엔진(20)으로 분배된다.
산소 공급 라인(33)은 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성되는 산소를 유입되는 공기와 함께 혼합되도록 구비된다. 즉, 산소 공급 라인(33)의 일단이 수소 및 산소 공급 장치(10)의 산소 배출구(113)와 연결되고 타단이 에어 탱크(43)와 연결되어, 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성된 산소가 산소 공급 라인(33)을 통해 에어 탱크(43)로 유입되게 된다. 에어 탱크(43)로 유입된 산소는 공기 및 수소와 함께 에어 노즐(44)에 의해 분사되어 차량 엔진(20)으로 분배된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 수소 및 산소 공급 장치(10)가 수소 및 산소를 생성하고 수소 및 산소를 구분하여 공급하고, 공급된 수소 및 산소는 각각 수소 공급 라인(31) 및 산소 공급 라인(33)을 통해 에어 탱크(43)로 유입되며 공기와 함께 차량 엔진(20) 내부로 주입되며, 분사되는 연료와 함께 혼합되어 연소가 발생하게 된다.
이때, 추가로 차량 엔진(20) 내부로 공급되는 수소 및 산소는 연료 연소시 연소 효율을 향상시킨다. 구체적으로, 미량으로 추가 공급되는 수소는 매우 빠른 연소 속도를 가지기 때문에, 내연기관에서 휘발유나 경유와 같이 일차 연료에 첨가되는 이차 연료로서 유익할 수 있다. 즉, 차량 내부의 차량 엔진(20)의 일차 연료의 공기-연료 혼합물과 혼합될 때, 수소는 단위 연료당 주행 거리를 증가시키고 일차 연료에 대한 연비를 절감함으로써 내연 기관의 성능을 높일 수 있다. 또한, 수소는 내연 기관의 출력도 증가시킬 수 있고, 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)와 같은 매연 배출물의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 수소와 함께 공급되는 산소는 역화현상에 따른 수소의 역류를 방지할 수 있다.
이때, 수소 공급 라인(31) 및 산소 공급 라인(33)에 의해 차량 엔진(20) 내부로 공급되는 수소와 산소의 혼합 가스의 부피는 차량의 배기량이 2200cc 일때 60cc일 수 있다. 완전 연소 및 효과적인 출력 발생을 위해 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 공급되는 수소 및 산소의 양을 적절히 제어할 필요가 있는데, 공급되는 수소 및 산소의 부피는 차량의 배기량이 2200cc 일때 60cc인 것이 바람직하다.
이때, 혼합된 가스의 수소 및 산소의 부피비는 4:1 ~ 2:1일 수 있으며, 본 실시예의 경우 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성되는 수소 및 산소가 각각 별도의 공급 라인을 통해 구분되어 에어 탱크(43)로 공급되므로 제어장치(미도시)를 통해 공급되는 수소 및 산소의 부피를 제어할 수 있는 것이다.
한편, 차량 엔진(20) 내부로 유입되는 공기와 함께 혼합되기 위해 산소 공급 라인(33)에 의해 공급되는 산소의 일부가 차체 내부로 유입되도록 공급될 수 있다. 구체적으로, 차량 엔진(20) 내부로 공급되는 산소의 부피가 수소에 비해 작으므로 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 생성되는 산소의 일부를 분기 라인(33-B)을 통해 분기하여 분기된 일부 산소를 차체 내부로 공급되도록 하는 것이다. 이와 같이 차체 내부로 공급되는 산소는 차체 내부의 대기 환경을 개선하여, 차량에 탑승하는 탑승자의 건강 및 장기 운전에 따른 운전자의 피로 경감에 도움을 줄 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 10을 참고하여 본 실시예에 포함되는 수소 및 산소 공급 장치(10)를 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템에 포함되는 수소 및 산소 공급 장치를 설명하기 위한 참고도이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템의 수소 및 산소 공급 장치에 포함되는 수소 및 산소 생성 장치를 설명하기 위한 참고도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배기가스 저감 시스템의 수소 및 산소 공급 장치의 구성부품간 연결 관계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)는, 케이스(110), 커버(120), 수소 및 산소 생성 장치(200), 수소 유동관(153), 산소 유동관(151), 수소 배출구(115) 및 산소 배출구(113)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 수소 및 산소 공급 장치(10)는 내부에 포함되는 수소 및 산소 생성 장치(200)에 의해 생성된 수소 및 산소를 구분하여 외부로 배출한다.
케이스(110)는 상부가 개구된 내부 공간(111)이 형성되면 내부 공간(111)에 물이 저수된다. 구체적으로 케이스(110)는 직육면체 형태로 형성되며 내부에 중공의 내부 공간(111)이 형성된다. 중공의 내부 공간(111)은 상부가 개구되며, 개구된 상부는 후술할 커버(120)에 의해 개폐될 수 있다. 케이스(110)의 내부 공간(111)에는 물이 저수되며, 저수된 물은 후술할 수소 및 산소 공급 장치(10)에 공급되어 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 수소 및 산소가 생성된다.
커버(120)는 케이스(110)의 상부를 개폐하며, 물을 내부 공간(111)으로 공급하기 위한 물 공급구(121)가 형성될 수 있다. 물 공급구(121)는 케이스(110)의 내부 공간(111)과 연통되도록 커버(120)의 일부에 개구 형성되며 외부로부터 공급되는 물을 케이스(110)의 내부 공간(111)에 저수되도록 한다.
이때, 물 공급구(121)에는 외부로부터 공급되는 물을 필터링 하기 위한 필터(미도시)가 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)에 사용되는 물은 증류수인 것이 바람직한데, 물 공급구(121)에 설치된 필터(미도시)는 외부로부터 공급되는 물에 포함되어 있는 불순물을 제거하여 케이스(110)의 내부 공간(111)에 전기분해에 적합한 물이 공급되도록 한다.
수소 및 산소 생성 장치(200)는 케이스(110)의 내부 공간(111)에 구비되어 수소 및 산소를 생성한다. 구체적으로, 수소 및 산소 생성 장치(200)는 물이 저수되어 있는 케이스(110)에 침지되어 물을 전기분해함으로써 수소 및 산소를 발생시킨다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치에 포함되는 수소 및 산소 생성 장치(200)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치에 포함되는 수소 및 산소 생성 장치(200)의 분해 사시도로서, 도 6 내지 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 생성 장치(200)는 전기분해 모듈(210), 제1 프레임(220), 제2 프레임(230), 제1 하우징(240) 및 제2 하우징(250)을 포함할 수 있다.
전기분해 모듈(210)은 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 포함할 수 있다. 양극 플레이트(211)는 판상의 사각형 형태로 형성되며 일단부에 (+) 전극과 전기적 연결을 위한 양극 단자(213)가 돌출 형성될 수 있다.
음극 플레이트(215)는 양극 플레이트(211)와 대면하도록 배치되고, 판상의 사각형 형태로 형성되며 일단부에 (-) 전극과 전기적 연결을 위한 음극 단자(217)가 돌출 형성될 수 있다.
양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)는 은, 티타늄, 알루미늄 또는 그라파이트 등의 소재로 형성될 수 있으며, 미세 격자를 가지는 메쉬(mesh) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 메쉬에는 전기 전도성 및 플레이트의 부식 방지를 위해 백금이 도금될 수 있다.
한편, (+) 전극과 연결되는 양극 플레이트(211)는 산소를 생성하고 (-) 전극과 연결되는 음극 플레이트(215)는 수소를 생성하며, 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215) 사이에는 양이온 또는 음이온의 투과를 위한 다공성의 격막(미도시)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 전원이 공급되면 전기분해 모듈(210)의 (+) 전극과 전기적으로 연결되는 양극 플레이트(211)에서는 2H2O → O2 + 4H+ + 4e- 의 반응이 일어나고, 음극 플레이트(215)에서는 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-의 반응이 일어나며, 이에 따라, 양극 플레이트(211)에서는 산소가, 음극 플레이트(215)에서는 수소가 생성된다.
한편, 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 사이에 두고 서로 대향되도록 배치되어 결합된다. 구체적으로, 제1 프레임(220)은 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)가 밀착되도록 양극 플레이트(211)의 외측에 구비되어 양극 플레이트(211)를 가압하며, 제2 프레임(230)은 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)가 밀착되도록 음극 플레이트(215)의 외측에 구비되어 음극 플레이트(215)를 가압한다.
제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은 중공의 사각형의 형태로 형성되며, 절연성의 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 합성수지 재질로 형성되는 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은 종래의 티타늄 재질에 비해 가공이 용이할 뿐 아니라 생산 비용이 저렴하여 경제적인 장점이 있다.
제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은, 프레임 본체(221, 231), 커버 플레이트(223, 233) 및 제1 보강부(225, 235)를 포함할 수 있다.
프레임 본체(221, 231)는 사각형의 형태로 형성되며, 내부에 중공의 내부 공간이 형성될 수 있다. 중공의 내부 공간을 통해 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)가 노출되어 후술할 유입부(243, 253)를 통해 유입된 물이 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)와 반응한다.
커버 플레이트(223, 233)는 프레임 본체(221, 231)의 내부 공간의 일부를 커버하며, 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)와 접촉한다. 구체적으로 커버 플레이트(223, 233)는 프레임 본체(221, 231)의 단부로부터 내부 공간 방향으로 일정 넓이로 절곡 형성되며, 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)의 외측과 접촉한다. 커버 플레이트(223, 233)는 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)의 외측을 가압하여 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)를 밀착시키며, 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)와 면접촉하여 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)를 고정한다. 이때 커버 플레이트(223, 233)에는 양극 단자(213) 및 음극 단자(217)가 안착되기 위한 안착홈(239)이 형성될 수 있다.
제1 보강부(225, 235)는 프레임 본체(221, 231)의 단부로부터 프레임 본체(221, 231)의 중앙부까지 내측으로 연장 형성되어 프레임 본체(221, 231)의 강도를 보강한다. 구체적으로, 제1 보강부(225, 235)는 프레임 본체(221, 231)의 모서리부에서 일정길이로 내측으로 연장형성되며, 연장된 길이를 따라 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)의 외주와 접촉하여 가압함으로써 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 밀착시킨다.
본 실시예에 의할 경우 커버 플레이트(223, 233)의 면접촉에 의해 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)의 외주를 밀착시키고, 제1 보강부(225, 235)에 의해 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 강도를 보강할 뿐 아니라 제1 보강부(225, 235)의 길이 방향을 따라 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)를 가압하여 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 더욱 밀착시킬 수 있다. 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)가 밀착되지 않고 공극이 생겨 서로 이격되는 경우 수소 및 산소 발생률이 현저히 감소되므로, 본 실시예에 의할 경우 양극 플레이트(211)와 음극 플레이트(215)를 밀착시켜 고정함으로써 수소 및 산소 발생률을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 7을 참고하면, 제1 보강부(225, 235)는 일정한 두께를 가지며 사각형의 프레임 본체(221, 231)의 모서리로부터 내부 공간의 중앙부를 향해 연장 형성될 수 있으며, 또한, 사각형의 어느 한 변의 중심으로부터 내부 공간의 중앙부를 향해 연장 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 보강부(225, 235)는 단면이'ｘ', '+'형태로 형성될 수 있으며, '+'와 'ｘ'가 조합된 형태로 형성되는 것도 가능하다.
이때, 본 발명의 수소 및 산소 생성 장치(200)의 일 실시예에 따른 변형예에 따르면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 생성 장치(200)는 제2 보강부(227, 237)를 포함할 수 있다. 제2 보강부(227, 237)는 프레임 본체(221, 231)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 프레임 본체(221, 231)로부터 내측에 제1 보강부(225, 235)와 연결되도록 구비되어 프레임 본체(221, 231)의 강도를 보강할 수 있다.
구체적으로, 제2 보강부(227, 237)는 사각형의 프레임 본체(221, 231)와 대응되도록 일정한 두께를 가지는 사각형으로 형성될 수 있으며, 프레임 본체(221, 231)와 내측으로 이격되어 내부 공간에 제1 보강부(225, 235)와 연결되도록 구비될 수 있다. 제2 보강부(227, 237)는 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 강도를 보강할 뿐 아니라 제2 보강부(227, 237)의 둘레 방향을 따라 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)를 가압하여 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 더욱 밀착시켜 고정함으로써 수소 및 산소 발생률을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 생성 장치(200)는 제1 하우징(240) 및 제2 하우징(250)을 포함할 수 있다.
제1 하우징(240)은 제1 프레임(220)의 외측에 구비되며, 양극 플레이트(211)로 물이 유입되기 위한 유입부(243) 및 양극 플레이트(211)에 의해 생성된 산소를 배출하기 위한 산소 배출부(245)가 형성되는 산소 배출부(245)를 포함할 수 있다.
제2 하우징(250)은 제2 프레임(230)의 외측에 구비되며, 음극 플레이트(215)로 물이 유입되기 위한 유입부(253) 및 음극 플레이트(215)에 의해 생성된 수소를 배출하기 위한 수소 배출부(255)를 포함할 수 있다.
제1 하우징(240) 또는 제2 하우징(250)은 각각 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 외측에 구비되어, 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)을 고정한다. 이때, 제1 하우징(240), 제2 하우징(250)과 제1 프레임(220), 제2 프레임(230)의 고정은 볼트 등의 다양한 고정수단에 의해 이루어질 수 있다.
이때, 제1 하우징(240) 또는 제2 하우징(250)은 하우징 본체(241, 251), 유입부(243, 253) 및 배출부를 포함할 수 있다. 하우징 본체(241, 251)는 프레임 본체(221, 231)에 대응되도록 사각형의 판상으로 형성되며, 프레임 본체(221, 231)와 결합된다.
유입부(243, 253)는 하우징 본체(241, 251)의 양 측부에 각각 형성되어, 케이스에 저수되어 있는 물이 내부로 유입되도록 한다. 이때, 유입부(243, 253)는 하우징 본체(241, 251)에 돌출 형성되는 복수의 돌부(미도시)에 의해 형성될 수 있다. 유입부(243, 253)를 통해 유입되는 물은 프레임 본체(221, 231)의 내부 공간에 의해 노출되는 양극 플레이트(211) 또는 음극 플레이트(215)와 접촉되어 전기분해되어 산소 또는 수소를 생성한다.
배출부(245, 255)는 하우징 본체(241, 251)의 상부에 형성되어 생성되는 산소 또는 수소가 배출된다. 이때, 배출부(245, 255)는 하우징 본체(241, 251)에 돌출 형성되는 복수의 돌부(미도시)에 의해 형성될 수 있으며, 배출부의 중앙부에는 생성되는 산소 또는 수소를 분기하여 배출하기 위한 분기부(미도시)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 산소 배출부(245)는 제1 하우징(240)에 형성되어 양극 플레이트(211)에 의해 생선된 산소를 외부로 배출하며, 수소 배출부(255)는 제2 하우징(250)에 형성되어 음극 플레이트(215)에 의해 생선된 수소를 외부로 배출한다. 산소 배출부(245) 또는 수소 배출부(255)는 생성된 산소 또는 수소가 외부로 배출되는 경로를 최소화하여 빠른 배출을 위해 하우징 본체(241, 251)의 상부에 형성될 수 있다.
이때, 하우징 본체(241, 251)의 중앙부에는 지지 돌부 (247, 257)가 형성될 수 있다. 지지 돌부 (247, 257)는 하우징 본체(241, 251)의 중앙부에 돌출 형성되어 프레임 본체(221, 231)의 중앙부에 형성되는 제1 보강부(225, 235)를 가압하며 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)의 중앙부를 서로 밀착시킨다.
이때, 수소 배출부(255) 및 산소 배출부(245)는 후술할 수소 유동관 및 산소 유동관과 연결되며, 수소 및 산소 생성 장치에 의해 생성된 수소 는 수소 배출부(255) 및 수소 유동관을 통해 이동하고, 생성된 산소는 산소 배출부(245) 및 산소 유동관을 통해 이동한다.
한편, 도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 생성 장치(200)는 지지 플레이트(260)를 더 포함할 수 있다. 지지 플레이트(260)는 판상으로 형성되어 제1 프레임(220), 제2 프레임(230), 제1 하우징(240) 및 제2 하우징(250)의 하부를 지지하며, 양극 플레이트(211)의 양극 단자(213) 및 음극 플레이트(215)의 음극 단자(217)가 삽입하기 위한 삽입홀(261)이 형성될 수 있다. 지지 플레이트(260)는 제1 프레임(220), 제2 프레임(230), 제1 하우징(240) 및 제2 하우징(250)을 고정하고 지지하여 케이스 의 하면에 수소 및 산소 생성 장치(200)를 고정하며, 삽입홀(261)을 통해 양극 단자(213) 및 음극 단자(217)가 케이스 외부로 노출되도록 함으로써 전원의 (+)전극과 (-)전극에 각각 안정적으로 연결될 수 있도록 한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 수소 및 산소 생성 장치(200)를 구성하는 케이스를 가공이 용이하고 생산 단가가 낮은 합성수지 재질로 구성하고, 이를 보강하기 위한 보강 구조를 포함함으로써, 수소 및 산소 생성 장치(200)의 제작 시간을 단축시켜 생산 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1 보강부(225, 235) 및 제2 보강부(227, 237)를 포함하여 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)의 구조를 보강함으로써 수소 및 산소 생성 장치(200)의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 양극 플레이트(211) 및 음극 플레이트(215)를 공극 없이 밀착시킴으로써 수소 및 산소를 안정적으로 생성할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)는 수소 유동관(153), 산소 유동관(151), 수소 배출구(115) 및 산소 배출구(113)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 수소 유동관(153)은 수소 및 산소 생성 장치(200)에서 생성된 수소가 유동하며, 산소 유동관(151)은 수소 및 산소 생성 장치(200)에서 생성된 산소가 유동한다. 또한, 케이스(110) 상부에 각각 형성되는 수소 배출구(115)는 수소 유동관(153)으로부터 공급된 수소를 외부로 배출하며, 산소 배출구(113)는 산소 유동관(151)으로부터 공급된 산소를 외부로 배출한다.
수소 유동관(153) 및 산소 유동관(151)은 상단 및 하단이 개구된 파이프 형태로 형성된다. 수소 유동관(153)의 개구된 하단은 수소 및 산소 생성 장치(200)의 수소 배출부(255)와 연통되고 개구된 상단이 후술할 중간 플레이트(130)에 의해 구획되는 케이스(110)의 내부 공간(111)의 상부와 연통되고, 산소 유동관(151)의 개구된 하단은 수소 및 산소 생성 장치(200)의 산소 배출부(245)와 연통되고 개구된 상단이 중간 플레이트(130)에 의해 구획되는 케이스(110)의 내부 공간(111)의 상부와 연통된다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)는 중간 플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. 중간 플레이트(130)는 판상으로 형성되며, 케이스(110)의 내부 공간(111)의 상부를 구획한다.
이때, 중간 플레이트(130)에는 일부가 개구되도록 물 유입구(131)가 형성될 수 있으며, 물 유입구(131)는 케이스(110)의 내부 공간(111)과 연통되도록 형성되어, 물 공급구(121)를 통해 유입되는 물이 케이스(110)의 내부 공간(111)에 저수되도록 한다. 또한, 중간 플레이트(130)에는 제1 개구부(133) 및 제2 개구부(135)가 형성되며, 제1 개구부(133)는 산소 유동관(151)의 상단과 연결되고 제2 개구부(135)는 수소 유동관(153)의 상단과 연결된다.
한편, 중간 플레이트(130)는 커버(120)와 대응되는 형상으로 형성되고 케이스(110)의 내부 공간(111)을 가로지르도록 배치되어 케이스(110)의 내부 공간(111)을 상부 및 하부로 구획하며, 구획된 내부 공간(111)의 하부에는 수소 및 산소 생성 장치(200)가 배치되고 구획된 내부 공간(111)의 상부에는 후술할 격벽(137)이 배치될 수 있다.
이때, 수소 유동관(153)의 상단 및 산소 유동관(151)의 상단은 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 내부 공간(111)의 상부와 연통되도록 결합될 수 있다.
한편, 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 내부 공간(111)의 상부에는 산소 유동관(151)을 통해 유입되는 산소와 수소 유동관(153)을 통해 유입되는 수소가 혼합되는 것을 방지하기 위한 격벽(137)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 내부 공간(111)의 상부는 직육면체 형상으로 형성되며, 격벽(137)은 직육면체 형상의 상부 내부 공간(111)을 대각선으로 가로지르도록 구비될 수 있다. 이에 따라 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 내부 공간(111)의 상부가 격벽(137)에 의해 평면이 직각 삼각형이 형태로 좌/우로 나뉘게 되며, 어느 하나의 상부 내부 공간(111)(상부 내부 공간의 일부)이 수소 배출구(115)와 연통되고 다른 하나의 상부 내부 공간(111)(상부 내부 공간의 타부)이 산소 배출구(113)와 연통된다.
이하에서는, 수소 및 산소 생성 장치(200)에 의해 생성된 수소 및 산소가 구분되어 외부로 공급되는 과정을 살펴보기로 한다.
케이스(110)의 내부 공간(111)에 저수된 물은 유입부(243, 253)를 통해 수소 및 산소 생성 장치(200) 내부의 전기분해 모듈(210) 내부로 공급되고, 공급되는 물은 전기분해되어 양극 플레이트(211)에서는 산소가 생성되고 음극 플레이트(215)에서는 수소가 생성된다.
전기분해 모듈(210)에서 생성된 산소는 산소 배출부(245) 및 산소 배출부(245)와 연통되는 산소 유동관(151)을 통해 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 케이스(110) 상부 내부 공간(111)으로 이동하고, 전기분해 모듈(210)에서 생성된 수소는 수소 배출부(255) 및 수소 배출부(255)와 연통되는 수소 유동관(153)을 통해 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 케이스(110)의 상부 내부 공간(111)으로 이동한다.
이때, 중간 플레이트(130)에 의해 구획된 내부 공간(111)의 상부는 대각선으로 구비되는 격벽(137)에 의해 좌/우로 구분되며, 상부 내부 공간(111)의 일부와 수소 유동관(153)의 상단이 연통되고, 상부 내부 공간(111)의 타부와 산소 유동관(151)의 상단이 연통된다.
이에 따라 수소 유동관(153)을 통해 공급된 수소는 상부 내부 공간(111)의 일부로 유입되게 되고, 산소 유동관(151)을 통해 공급된 산소는 상부 내부 공간(111)의 타부로 유입되게 되며, 유입된 수소는 상부 내부 공간(111)의 일부와 연통되는 수소 배출구(115)를 통해 외부로 배출되고 유입된 산소는 상부 내부 공간(111)의 타부와 연통되는 산소 배출구(113)를 통해 외부로 배출된다.
이와 같은 과정에 의해 수소 및 산소 생성 장치(200)에 의해 생성된 수소 및 산소가 서로 섞이지 않도록 구분되어 수소 및 산소가 안정적으로 에어 탱크(43)로 공급되는 것이다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 수소 및 산소 생성 장치(200)에 의해 수소 및 산소를 생성하고, 흡입되는 공기와 함께 생성된 수소 및 산소를 추가로 차량 엔진(20)에 공급함으로써, 연소 효율을 높여 연비를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 연소시 발생하는 배기가스를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 수소 및 산소 공급 장치 20: 차량 엔진
21: 실린더 헤드 23: 실린더 블록
31: 수소 공급 라인 33: 산소 공급 라인
41: 에어 클리너 42: 에어 펌프
43: 에어 탱크 44: 에어 노즐
45: 흡기관 110: 케이스
111: 내부 공간 113: 산소 배출구
115: 수소 배출구 120: 커버
121: 물 공급구 130: 중간 플레이트
131: 물 유입구 133: 제1 개구부
135: 제2 개구부 137: 격벽
151: 산소 유동관 153: 수소 유동관
200: 수소 및 산소 생성 장치 210: 전기분해 모듈
211: 양극 플레이트 213: 양극 단자
215: 음극 플레이트 217: 음극 단자
220: 제1 프레임 221: 프레임 본체
223: 커버 플레이트 225: 제1 보강부
227: 제2 보강부 230: 제2 프레임
231: 프레임 본체 233: 커버 플레이트
235: 제1 보강부 237: 제2 보강부
239: 안착홈 240: 제1 하우징
241: 하우징 본체 243: 유입부
245: 산소 배출부 247: 지지 돌부
250: 제2 하우징 251: 하우징 본체
253: 유입부 255: 수소 배출부
257: 지지 돌부 260: 지지 플레이트
261: 삽입홀

Claims (10)

  1. 에어 클리너를 통과하여 유입되는 공기와 분사된 연료를 혼합하여 연소시킴으로써 출력을 발생하는 차량 엔진;
    상기 차량 엔진 내부로 유입되는 공기와 함께 수소 및 산소가 유입되도록 수소 및 산소를 생성하여 공급하는 수소 및 산소 공급 장치;
    상기 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성되는 수소를 유입되는 공기와 혼합되도록 구비되는 수소 공급 라인; 및
    상기 수소 및 산소 공급 장치에 의해 생성되는 산소를 유입되는 공기와 혼합되도록 구비되는 산소 공급 라인;을 포함하고,
    상기 수소 및 산소 공급 장치는 내부에 수소 및 산소를 생성하는 수소 및 산소 생성 장치를 포함하며,
    상기 수소 및 산소 생성 장치는,
    산소를 생성하는 양극 플레이트 및 상기 양극 플레이트와 대면하도록 배치되며 수소를 생성하는 음극 플레이트를 포함하는 전기 분해 모듈;
    상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 양극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 양극 플레이트를 가압하는 제1 프레임;
    상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 음극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 음극 플레이트를 가압하여 상기 제1 프레임과 고정되는 제2 프레임;
    상기 제1 프레임의 외측에 구비되며, 상기 양극 플레이트로 물이 유입되기 위한 유입부 및 상기 양극 플레이트에 의해 생성된 산소를 배출하기 위한 산소 배출부가 형성되는 제1 하우징; 및
    상기 제2 프레임의 외측에 구비되며, 상기 음극 플레이트로 물이 유입되기 위한 유입부 및 상기 음극 플레이트에 의해 생성된 수소를 배출하기 위한 수소 배출부가 형성되는 제2 하우징;을 포함하며,
    상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임은,
    중공의 내부 공간이 형성되는 프레임 본체;
    상기 프레임 본체의 내부 공간의 일부를 커버하며, 상기 양극 플레이트 또는 상기 음극 플레이트와 접촉하는 커버 플레이트; 및
    상기 프레임 본체의 단부로부터 상기 프레임 본체의 중앙부까지 내측으로 연장 형성되어 상기 프레임 본체의 강도를 보강하는 제1 보강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 엔진 내부로 유입되는 공기와 함께 혼합되기 위해 상기 산소 공급 라인에 의해 공급되는 산소의 일부를 차량의 탑승자가 흡입하도록 차체 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수소 공급 라인 및 상기 산소 공급 라인에 의해 상기 차량 엔진 내부로 공급되는 수소와 산소의 혼합 가스의 부피는 차량의 배기량이 2200cc 일때 60cc 인 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합 가스의 수소 및 산소의 부피비는 4:1 ~ 2:1인 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소 및 산소 공급 장치는,
    상부가 개구된 내부 공간이 형성되며 내부 공간에 물이 저수되는 케이스;
    상기 케이스의 상부를 개폐하며, 물을 내부 공간으로 공급하기 위한 물 공급구가 형성되는 커버;
    상기 케이스의 내부 공간에 구비되어 수소 및 산소를 생성하는 수소 및 산소 생성 장치;
    상기 수소 및 산소 생성 장치와 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 장치에서 생성된 수소가 유동하는 수소 유동관;
    상기 수소 및 산소 생성 장치와 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 장치에서 생성된 산소가 유동하는 산소 유동관;
    상기 수소 유동관으로부터 공급된 수소를 외부로 배출하기 위한 수소 배출구; 및
    상기 산소 유동관으로부터 공급된 산소를 외부로 배출하기 위한 산소 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이스의 내부 공간의 상부를 구획하는 중간 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 수소 유동관 및 상기 산소 유동관은 각각 상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부와 연통되도록 결합되는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부에는 상기 산소 유동관을 통해 유입되는 산소와 상기 수소 유동관을 통해 유입되는 수소가 혼합되는 것을 방지하기 위한 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중간 플레이트에 의해 구획된 내부 공간의 상부는 직육면체 형상으로 형성되며,
    상기 격벽은 직육면체 형상의 상부 내부 공간을 대각선으로 가로지르도록 구비되는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수소 배출구는 상기 케이스의 상단부에 상기 격벽에 의해 구분되는 상부 내부 공간의 일부와 연통되도록 형성되며,
    상기 산소 배출구는 상기 케이스의 상단부에 상기 격벽에 의해 구분되는 상부 내부 공간의 타부와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 배기가스 저감 시스템.
  10. 삭제
KR1020210024032A 2021-02-23 2021-02-23 차량 배기가스 저감 시스템 KR102313241B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210024032A KR102313241B1 (ko) 2021-02-23 2021-02-23 차량 배기가스 저감 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210024032A KR102313241B1 (ko) 2021-02-23 2021-02-23 차량 배기가스 저감 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102313241B1 true KR102313241B1 (ko) 2021-10-14

Family

ID=78151188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210024032A KR102313241B1 (ko) 2021-02-23 2021-02-23 차량 배기가스 저감 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102313241B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102534915B1 (ko) * 2022-04-26 2023-05-30 주식회사 헤즈 초 저농도 물 전기분해가스와 연소 공기와의 혼합에 의한 연소 방법 및 연소 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068305A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd 電気動力車、及び酸素富化装置
KR20100009964A (ko) 2008-07-21 2010-01-29 에스케이에너지 주식회사 차량용 매연저감 시스템
KR20160034786A (ko) * 2014-09-22 2016-03-30 이태형 자동차 내연기관 및 산업용 브라운가스 발생기
KR20160109370A (ko) * 2015-03-11 2016-09-21 이명재 전기분해를 이용한 연료공급장치
KR20200129062A (ko) * 2020-08-27 2020-11-17 권태길 브라운가스 발생장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068305A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd 電気動力車、及び酸素富化装置
KR20100009964A (ko) 2008-07-21 2010-01-29 에스케이에너지 주식회사 차량용 매연저감 시스템
KR20160034786A (ko) * 2014-09-22 2016-03-30 이태형 자동차 내연기관 및 산업용 브라운가스 발생기
KR20160109370A (ko) * 2015-03-11 2016-09-21 이명재 전기분해를 이용한 연료공급장치
KR20200129062A (ko) * 2020-08-27 2020-11-17 권태길 브라운가스 발생장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102534915B1 (ko) * 2022-04-26 2023-05-30 주식회사 헤즈 초 저농도 물 전기분해가스와 연소 공기와의 혼합에 의한 연소 방법 및 연소 시스템
WO2023211082A1 (ko) * 2022-04-26 2023-11-02 주식회사 헤즈 초 저농도 물 전기분해가스와 연소 공기와의 혼합에 의한 연소 방법 및 연소 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10695727B2 (en) Fuel enrichment method and device
US7191737B2 (en) Hydrogen generator for uses in a vehicle fuel system
US5272871A (en) Method and apparatus for reducing nitrogen oxides from internal combustion engine
US5513600A (en) Water fuel converter for automotive and other engines
EP3380713B1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit einem der verbrennungsluft zugeführten, durch wasserelektrolyse erzeugten gasgemisch sowie anordnung und eletrolysegerät zur durchführung des verfahrens
US20090263296A1 (en) Catalyst with bioreactor for combustion engines
KR102313241B1 (ko) 차량 배기가스 저감 시스템
US20110209993A1 (en) Dual cylinder hydrogen generator system
KR102508325B1 (ko) 수전해가스 발전장치
EP2524070A1 (en) Hydrogen generator
KR102162820B1 (ko) 수소 발생장치를 구비한 발전기
CN215481308U (zh) 一种电解水装置的水循环系统
KR101911535B1 (ko) 내연기관 엔진의 연소 활성장치
CN113106478A (zh) 电解水装置及汽车辅助进气装置
CN210317525U (zh) 汽车、发动机的进气系统及其氢气供应装置
CN215163207U (zh) 一种电解水装置的气路系统
DE112009003760T5 (de) NOx-Verminderungssystem mit einem Separator
CN214741566U (zh) 汽车节能环保净化器
CN113294229B (zh) 汽车节能环保净化器
JP2021143403A (ja) 車載用水素精製装置
GB2479528A (en) A device for diffusing gas into a liquid
KR200213274Y1 (ko) 전기분해 반응에 의한 가스 발생장치
EP4392597A1 (en) Electrolyser for internal combustion engines
KR20200136586A (ko) 수증기발생장치
US20190383241A1 (en) Fuel-Saving Device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant