KR102574169B1 - 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기의 공급이 차단된 상태에서 비상용으로 발전하여 전기를 공급하기 위한 비상용 발전기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기는 연료를 연소하여 구동하는 엔진부, 상기 엔진부에 의해 구동하여 발전하는 발전부, 상기 엔진부에서 배기되는 매연을 저감하고 연비를 향상시키기 위해 상기 엔진부의 흡기로 물을 전기분해하여 산소와 수소를 공급하는 수소발생부, 및 상기 발전부와 상기 엔진부와 상기 수소발생부를 연동하여 제어하는 발전컨트롤러를 포함하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기에 있어서, 상기 발전컨트롤러는 상기 발전부에서 발전된 전기의 부하량을 측정하는 부하측정부, 및 상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어하는 수소발생제어부를 포함하여, 상기 수소발생부에서 발생하는 수소를 잔량이 없이 모두 소모하도록 상기 수소발생제어부는 상기 부하측정부에서 측정하는 부하량에 비례하여 상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어한다. 따라서, 발생한 수소처리의 곤란성을 해소할 수 있다.

Description

수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기{Emergency generator that increases output and reduces smoke by mixing hydrogen}
본 발명은 전기의 공급이 차단된 상태에서 비상용으로 발전하여 전기를 공급하기 위한 비상용 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 비상용 발전기는 전기의 공급이 차단된 비상상황에서 가동하여 전기를 공급한다.
비상용 발전기는 연료를 연소하여 구동하는 엔진에 의해 발전장치를 구동하여 발전하는 데, 엔진이 구동 시 연료의 연소로 인해 매연이 발생하면서 환경오염이 발생하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-2162820호(2020.10.7.공고)의 "수소 발생장치를 구비한 발전기"가 개시된 바가 있다.
상기한 수소 발생장치를 구비한 발전기는 내연기관의 엔진 본체; 상기 본체 일 측에 배치되어 여과된 공기를 상기 엔진 본체 방향으로 전달하는 인테이크 파이프 및 상기 인테이크 파이프와 연결되어 수소 가스를 공급하는 수소 발생장치;를 포함하는 수소 발생장치를 구비한 발전기는 발전기 엔진의 연소실 내부에 수소를 공급하여 연비와 매연 저감을 유도할 수 있었다.
하지만, 종래의 수소 발생장치를 구비한 발전기는 수소 발생장치에서 발생한 수소의 잔량이 남은 경우, 수소를 별도의 보관시설에 보관해야하며, 관리자가 관리해야 하기 때문에 설치비용과 유지보수비용이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 하나의 탱크에 수소를 저장하기 때문에 누설이 발생하는 경우, 탱크에 저장된 수소가 모두 유출되어 큰 손실이 발생할 뿐만 아니라, 폭발력이 커서 사고가 확대되는 문제점이 있었다.
또한, 부하량에 상관 없이 엔진이 작동함으로써, 연료의 낭비가 발생하고 연료의 낭비로 인해 매연이 발생이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부하량이 비례하여 구동하는 엔진부로 제공되는 수소를 엔진부의 작동에 비례하여 수소를 발생하여 공급하기 때문에 수소의 잔량을 최소화할 수 있으 뿐만 아니라, 발생한 수소를 모두 잔량없이 소비하여 별도의 보관시설과 관리인력이 필요치 않아 설치비용과 유지관리비를 감소시킬 수 있는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수소저장부와 산소저장부를 복수 개의 수소용기와 복수 개의 산소용기로 구성하여 용기에 크랙이 발생하더라도 수소의 누설을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발사고가 발생하더라도 폭발력을 최소화하여 사고의 확대를 방지할 수 있는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 발전컨트롤러가 엔진부의 출력에 비례하여 수소발생부에서 수소와 산소를 발생하도록 제어함으로써, 수소와 산소를 전기분해하기 위한 소비전력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발생한 수소의 처리 곤란성을 해소할 수 있는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 엔진부의 고장으로 인한 잔류된 수소와 산소를 잔류수소처리부에서 처리하여 잔류된 수소에 따른 보관문제 및 관리문제를 해소할 수 있는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기는 연료를 연소하여 구동하는 엔진부, 상기 엔진부에 의해 구동하여 발전하는 발전부, 상기 엔진부에서 배기되는 매연을 저감하고 연비를 향상시키기 위해 상기 엔진부의 흡기로 물을 전기분해하여 산소와 수소를 공급하는 수소발생부, 및 상기 발전부와 상기 엔진부와 상기 수소발생부를 연동하여 제어하는 발전컨트롤러를 포함하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기에 있어서, 상기 발전컨트롤러는 상기 발전부에서 발전된 전기의 부하량을 측정하는 부하측정부, 및 상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어하는 수소발생제어부를 포함하여, 상기 수소발생부에서 발생하는 수소를 잔량이 없이 모두 소모하도록 상기 수소발생제어부는 상기 부하측정부에서 측정하는 부하량에 비례하여 상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어한다.
상기 발전컨트롤러는 상기 발전부에서 발전하는 발전량을 측정하는 발전측정부, 및 상기 발전측정부에서 측정되는 발전량이 상기 부하량보다는 크거나 같도록 상기 엔진부를 제어하는 엔진제어부를 더 포함하여, 상기 엔진제어부에서 제어되는 상기 엔진부의 출력과 비례하여 상기 수소발생제어부에서 발생하는 수소량이 결정될 수 있다.
상기 수소발생부는 상기 수소발생부에서 발생한 수소를 저장하는 수소저장부를 포함하고, 상기 수소저장부는 수소의 유출 또는 폭발에 따른 사고를 최소화하도록 미리 설정된 용량을 갖는 복수 개의 수소용기를 포함할 수 있다.
상기 수소발생제어부는 상기 부하량에 비례하여 상기 수소용기의 하나 단위로 수소를 발생할 수 있다.
상기 엔진제어부는 상기 엔진부의 정지 시에 상기 수소저장부에 저장된 수소를 모두 소모할 때까지 상기 엔진부를 가동한 후 정지할 수 있다.
상기 엔진부의 고장이 발생하여 상기 저장탱크부에 잔류된 수소가 존재하는 경우, 상기 수소저장부에 잔류된 수소를 처리하는 잔류수소처리부를 포함할 수 있다.
상기 잔류수소처리부는 상기 수소에 의해 발전하는 연료전지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기를 사용하는 부하량에 비례하여 수소발생부에서 발생하는 수소량을 설정하여 수소발생부에서 발생한 수소와 산소를 잔량 없이 모두 소모할 수 있어 수소의 보관시설이 필요 없기 때문에 설치비용을 감소시키고 관리자를 배정할 필요가 없어 유지비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 수소저장부와 산소저장부를 하나의 큰 탱크로 구성하지 않고, 복수 개의 수소용기와 복수 개의 산소용기로 구성하여 크랙에 의해 유출되는 수소와 산소량을 최소화할 수 있으며, 폭발력을 감소시켜 폭발사고의 확대를 방지할 수 있다.
또한, 발전컨트롤러가 엔진부의 출력에 비례하여 발생하는 수소량을 제어함으로써, 수소를 전기분해하기 위한 소비전력을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 발생한 수소의 처리 곤란성을 해소할 수 있다.
또한, 엔진부의 고장으로 인한 정지시 발생한 수소와 산소를 잔류수소처리부에서 처리함으로써, 잔류된 수소와 산소의 보관과 관리의 문제점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 개략적으로 도시한 구성도로써, 비상용 발전기의 작동 시 수소와 산소의 흐름을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기를 개략적으로 도시한 구성도로써, 엔진부의 고장 시 일례의 잔류수소처리부에서 수소와 산소를 처리하는 상태를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 엔진부(110), 및 발전부(120)를 포함할 수 있다.
엔진부(110)는 연료를 연소하여 구동할 수 있으며, 엔진부(110)는 디젤 또는 가솔린 엔진일 수 있으며, 연료는 바이오디젤, 가스, 경우, 가솔린, LPG일 수 있다.
엔진부(110)는 엔진부(110)를 구동하기 위한 연료를 수용하는 연료탱크(117)를 포함할 수 있으며, 엔진부(110)에는 연료를 연소시키기 위해 외기가 흡입되는 인테이크부(111)와 연소된 연료에서 발생하는 매연을 배기하는 배기구(113)가 구비될 수 있다.
발전부(120)는 엔진부(110)에 의해 구동할 수 있으며, 발전부(120)는 엔진부(110)의 구동축에 발전축이 연결되어 구동축의 회전에 따라 발전축이 회전하면서 전가기 유도 현상에 의해 발전할 수 있다.
발전부(120)는 공지된 직류발전기 또는 교류발전기 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 수소발생부(130)를 포함할 수 있다.
수소발생부(130)는 물을 전기분해하여 기체상태인 수소와 산소를 발생할 수 있다.
수소발생부(130)는 엔진부(110)에서 공기를 흡기하는 인테이크부(111)로 전기분해하여 발생하는 수소와 산소를 공급하여 흡기에 수소와 산소를 혼합하여 공급함으로써, 엔진부(110)에서 연소되는 연료의 폭발력을 증대시켜 엔진부(110)의 출력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료의 연소온도를 높여 매연의 발생을 저감할 수 있다.
수소발생부(130)에서 인테이크부(111)로 공급되는 수소와 산소는 미리 설정된 비율로 공급될 수 있다.
수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소를 흡기에 혼합하여 발생하는 작용과 효과는 한국등록특허공보 제10-2162820호(2020.10.7.공고)에 개시되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
수소발생부(130)는 물탱크(131), 필터부(132), 전기분해부(133), 수소저장부(135), 및 산소저장부(134)를 포함할 수 있다.
물탱크(131)는 수소발생부(130)에서 전기분해할 물을 저장할 수 있으며, 필터부(132)는 물탱크(131)에 저장된 물을 전기분해하기 전에 물에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있다.
필터부(132)는 물에 포함된 이물질을 걸러내어 정제할 수 있으며, 필터부(132)는 다공성소재로 형성된 세라믹필터, 카본으로 형성된 카본필터, 삼투압에 의해 이물질을 제거하는 역삼투압필터 등 다양한 형태의 물을 정화하는 필터 중 어느 하나 또는 둘 이상이 조합되는 형태로 구성될 수 있다.
전기분해부(133)는 필터부(132)를 거쳐 정제된 물을 수소와 산소로 전기분해할 수 있다.
전기분해부(133)는 공지된 알칼리 수전해, 고분자 전해질막 수전해, 고온 수증기 전기분해의 방법 중에 어느 하나의 방법을 이용하여 물을 전기분해할 수 있다.
수소저장부(135)는 전기분해부(133)에서 물을 전기분해하여 발생한 수소를 저장할 수 있다.
수소저장부(135)는 수소의 누설 또는 폭발에 따른 사고를 최소화하기 위해 미리 설정된 용량의 수소용기(135a)를 직렬 또는 병렬로 연결한 형태로 구성할 수 있다.
여기서, 수소저장부(135)가 하나의 탱크로 구성된 경우, 탱크에 크랙이 발생할 경우, 저장된 모든 수소가 유출될 뿐만 아니라, 탱크에 폭발이 발생하면 모든 저장된 수소가 모두 연소되면서 폭발력이 증대되어 대형사고로 연결될 우려가 있고, 특정 용량 이상의 용량으로 수소를 충전할 경우, 별도의 관리 설비 및 관리자 등이 배정되어 관리해야 하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 실시예에서 수소저장부(135)는 복수 개의 수소용기(135a)로 수소를 분할하여 저장함으로써, 수소가 유출되거나, 폭발하더라도 상대적으로 사고의 확대를 방지할 수 있다.
산소저장부(134)는 전기분해부(133)에서 물을 전기분해하여 발생한 산소를 저장할 수 있다.
산소저장부(134)는 산소의 누설 또는 폭발에 따른 사고를 최소화하기 위해 미리 서정된 용량의 산소용기(134a)를 직렬 또는 병렬로 연결한 형태로 구성할 수 있다.
여기서, 산소저장부(134)가 하나의 탱크로 구성된 경우, 탱크에 크랙이 발생할 경우, 저장된 모든 산소가 유출될 뿐만 아니라, 탱크에 폭발이 발생하면 모든 저장된 산소가 모두 연소되면서 폭발력이 증대되어 대형사고로 연결될 우려가 있고, 특정 용량 이상의 용량으로 산소를 충전할 경우, 별도의 관리 설비 및 관리자 등이 배정되어 관리해야 하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 실시예에서 산소저장부(134)는 복수 개의 산소용기(134a)로 산소를 분할하여 저장함으로써, 산소가 유출되거나, 폭발하더라도 상대적으로 사고의 확대를 방지할 수 있다.
수소저장부(135)와 산소저장부(134)는 각각 공급관(136)을 통해 인테이크부(111)와 연결되어 수소저장부(135)에 저장된 수소와 산소저장부(134)에 저장된 산소를 인테이크부(111)로 제공하여 흡기에 산소와 수소를 혼입하여 엔진부(110)로 제공할 수 있다.
엔진부(110)로 제공되는 산소와 수소는 연료와 함께 혼합되어 폭발하면서 엔진부(110)를 구동할 수 있다.
이때, 산소저장부(134)와 인테이크부(111)를 연결하는 공급관(136) 및 수소저장부(135)와 인테이크부(111)를 연결하는 공급관(136) 각각에는 산소저장부(134)와 수소저장부(135)에 각각 저장된 수소와 산소를 강제적으로 인테이크부(111)로 압송하는 공급펌프가 설치될 수 있다.
공급펌프는 발전컨트롤러(140)에 의해 제어되어 엔진부(110)의 출력에 비례하여 엔진부(110)로 수소 및 산소를 공급할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 발전컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.
이 발전컨트롤러(140)는 비상용 발전기(100)를 제어할 수 있으며, 발전컨트롤러(140)는 수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소가 발전기의 가동이 정지된 후에 수소저장부(135) 및 산소저장부(134)에 남지 않도록 모두 소모하도록 비상용 발전기(100)를 제어함으로써, 잔류된 수소 및 산소의 보관과 취급의 어려움을 해소할 수 있다.
여기서, 비상용 발전기(100)는 비상시에만 쓰이기 때문에 비상용 발전기(100)를 사용한 후에 수소발생기에서 발생한 수소와 산소가 일정량 이상이 잔류되는 경우, 수소와 산소를 별도 보관설비에 보관해야하고, 계속적으로 관리해야 하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 실시예의 발전컨트롤러(140)는 수소발생부(130)에서 발생한 비상용 발전기(100)에서 부하량에 비례하여 수소발생부(130)에서 수소를 발생하여 발생한 수소를 모두 소모할 수 있다.
발전컨트롤러(140)는 부하측정부(141), 발전측정부(142), 엔진제어부(143), 및 수소발생제어부(144)를 포함할 수 있다.
부하측정부(141)는 발전부(120)에서 발전하는 전기를 소모하는 부하측에서 사용되는 부하량을 측정할 수 있다.
부하측정부(141)는 부하에서 사용되는 전기량을 측정하는 형태로 부하량을 측정할 수 있다.
발전측정부(142)는 발전부(120)에서 발전하는 발전량을 측정할 수 있으며, 발전측정부(142)는 발전부(120)에서 발전하는 전기량을 측정하는 형태로 발전량을 측정할 수 있다.
엔진제어부(143)는 엔진부(110)의 출력을 제어할 수 있으며, 엔진제어부(143)는 부하측정부(141)에서 측정되는 부하량보다 발전측정부(142)에서 측정되는 발전량이 같거나 더 크도록 엔진부(110)의 출력을 제어할 수 있다.
엔진제어부(143)는 엔진부(110)의 흡기구인 인테이크부(111)로 유입되는 흡기량과, 스로틀을 조절하는 형태로 엔진부(110)의 출력을 조절할 수 있다.
여기서, 엔진부(110)의 출력은 발전부(120)의 발전량과 비례관계에 있기 때문에 엔진제어부(143)는 발전부(120)의 발전량을 증가시킬 때에는 엔진부(110)의 출력을 증가시키고, 발전부(120)의 발전량을 감소시킬 때에는 엔진부(110)의 출력을 감소시킬 수 있다.
수소발생제어부(144)는 수소발생부(130)에서 발생하는 수소량을 제어할 수 있으며, 수소발생부(130)는 수소발생부(130)의 전기분해부(133)에 공급되는 전압 또는 전류를 조정하는 형태로 발생하는 수소량을 조절할 수 있다.
수소발생제어부(144)는 엔진의 출력에 비례하여 수소량을 발생할 수 있으며, 수소발생제어부(144)는 복수 개의 수소용기(135a)로 구성된 수소저장부(135)의 하나의 수소용기(135a)의 단위로 수소를 발생할 수 있다.
예를 들어, 수소용기(135a) 하나 당 기체상태인 수소 1L가 저장되고 엔진부(110)의 1000rpm 마다 1L의 수소가 소모된다면, 엔진부(110)의 출력이 1500rpm 일 경우에는 2L 즉, 두 개의 수소용기(135a)를 충전할 수 있는 수소를 수소발생제어부(144)에서 제어하여 발생할 수 있다.
한편, 발전컨트롤러(140)는 비상용 발전기(100)의 정지 시에 수소저장부(135) 및 산소저장부(134)에 저장된 수소와 산소를 모두 소모할 때까지 엔진부(110)를 가동 후 정지하도록 비상용 발전기(100)를 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 잔류수소처리부를 포함할 수 있다.
이 잔류수소처리부는 엔진부(110)에 갑작스런 고장이 발생한 경우, 수소저장부(135) 및 산소저장부(134)에 저장된 수소 및 산소가 잔류되지 않도록 수소와 산소를 처리할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일례의 잔류수소처리부는 연료전지(160)로 구현될 수 있다.
연료전지(160)는 수소와 산소를 공급하여 전기를 발생하는 공지된 수소연료전지(160)일 수 있다.
연료전지(160)는 수소와 산소를 인테이크부(111)로 공급하는 공급관(136)에서 분기된 분기관(161)이 연료전지(160)와 연결되고, 공급관(136)에서 분기관(161)으로 분기되는 부분에는 공급관(136)에서 인테이크부(111)로 공급되는 수소와 산소를 분기관(161)으롤 선택적으로 공급하는 선택밸브(161a)가 설치될 수 있다.
연료전지(160)는 발생하는 전기를 소모하여 수소저장부(135) 및 산소저장부(134)에 저장된 수소와 산소를 모두 소모할 수 있도록 부하장치(165)가 연결될 수 있으며, 부하장치(165)는 모터 또는 엔진부(110)의 고장을 표시하는 LED램프일 수 있다.
이렇게 구성된 연료전지(160)는 엔진부(110)의 고장으로 인해 엔진부(110)의 작동이 정지되면, 선택밸브(161a)에 의해 분기관(161)이 개방되면서, 수소저장부(135)와 산소저장부(134)에서 인테이크부(111)로 공급되는 수소와 산소가 연료전지(160)로 공급되어 발전하고, 연료전지(160)에서 발전한 전기로 부하장치(165)가 가동하면서 계속적으로 전기를 소모하면서 수소저장부(135)와 산소저장부(134)에 저장된 수소와 산소가 모두 소모하여 처리할 수 있다.
다른 일례의 잔류수소처리부는 수소와 산소를 각각 압축하여 저장하는 압축탱크로 구현될 수도 있으며, 또 다른 일례의 잔류수소처리부는 인테이크부로 미세한 량을 배출하여 인테이크부를 통해 외부로 방출하도록 구성할 수도 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 엔진부(110)에 의해 구동하는 발전부(120)가 연결되고, 엔진부(110)에서 흡기가 이뤄지는 인테이크부(111)에는 수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소를 공급관(136)에 의해 공급된다.
한편, 수소발생부(130)는 물탱크(131)에 저장된 물을 필터부(132)를 거쳐 정화한 후, 정화된 물을 전기분해부(133)를 통해 산소와 수소로 분리한 뒤 각각 수소저장부(135)와 산소저장부(134)에 저장한다.
이때, 수소저장부(135)와 산소저장부(134)는 복수 개의 수소용기(135a)와 복수 개의 산소용기(134a)를 서로 연결하는 형태로 구성하여 용기에 크랙이 발생하더라도 수소와 산소의 유출을 최소화하고, 폭발사고가 확대되는 것을 방지할 수 있다.
엔진부(110), 발전부(120) 및 수소발생부(130)는 발전컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 발전컨트롤러(140)는 수소발생부(130)에서 발생하는 수소의 잔량이 발생하지 않도록 엔진부(110), 발전부(120) 및 수소발생부(130)를 제어한다.
발전컨트롤러(140)는 부하량을 측정하기 위한 부하측정부(141)와 발전부(120)의 발전량을 측정하는 발전측정부(142), 발전부(120)에서 발전량을 조절하기 위해 엔진부(110)를 제어하는 엔진제어부(143)와 수소발생부(130)에서 발생하는 수소량과 산소량을 제거하기 위한 수소발생제어부(144)를 포함하여 구성된다.
한편, 비상용 발전기(100)는 엔진부(110)의 급작스런 고장이 발생함에 따라 수소발생부(130)에서 발생하여 잔류되는 수소와 산소를 처리하기 위한 잔류수소처리부가 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 전기의 공급이 차단되는 경우, 엔진부(110)를 구동하면 발전부(120)가 구동하면서, 발전부(120)에서 발생한 전기를 부하로 공급하여 차단된 전기를 공급한다.
부하로 전기가 공급되면 부하측정부(141)에서 부하에서 사용되는 전기량을 측정하고, 발전부(120)에서 발생하는 전기량을 발전측정부(142)에서 측정한다.
부하량과 발전량이 측정되면 발전컨트롤러(140)는 부하측에서 사용되는 전기량보다 발전부(120)에서 발전하는 전기량이 동일하거나 더 높도록 엔진제어부(143)를 통해 엔진의 출력을 실시간으로 조정한다.
이렇게 부하량에 맞춰 엔진부(110)의 출력을 제어하면, 부하량을 추종하여 엔진부(110)가 출력이 조절됨으로써, 연료의 낭비를 방지하고, 매연의 발생을 최소화하여 매연에 의한 환경오염의 발생을 방지할 수 있다.
비상용 발전기(100)가 기동하면서, 엔진부(110)가 작동하면, 발전컨트롤러(140)는 수소발생부(130)를 통해 수소를 발생하는 데, 수소는 물탱크(131)에 저장된 물을 필터부(132)에서 정화한 뒤 전기분해부(133)에서 전기분해하여 얻어지며, 전기분해하면서 발생하는 수소와 산소는 각각 수소저장부(135)와 산소저장부(134)로 공급된다.
이때, 수소저장부(135)와 산소저장부(134)는 각각 복수 개의 수소용기(135a)와 복수 개의 산소용기(134a)로 구성되어 엔진부(110)의 출력에 따라 미리 설정된 소모량 만큼만 수소용기(135a) 또는 산소용기(134a)의 단위로 수소와 산소를 발생하여 수소용기(135a)와 산소용기(134a)에 충전된다.
예를 들어, 수소용기(135a) 또는 산소용기(134a)가 1L의 용적을 갖고, 발전부(120)의 발전량에 따라 엔진부(110)의 출력이 1000rpm 마다 1mL의 수소가 소모된다면, 1000초과 ~ 2000이하의 rpm 구간에서는 2개의 수소용기(135a)와 산소용기(134a)에 수소와 산소가 채워지며, 2000초과~3000이하의 rpm 구간에서는 3개의 수소용기(135a)와 산소용기(134a)가 채워지도록 수소발생제어부(144)가 수소와 산소의 발생량을 엔진부(110)의 출력에 맞춰 공급할 수 있다.
이때, 전기분해부(133)에서 물을 전기분해하면, 산소량이 수소량보다 2배로 발생하기 때문에 산소용기(134a)가 수소용기(135a)보다 두 배로 큰 용적을 가질 수 있다.
이렇게 수소용기(135a)와 산소용기(134a)를 기준하여 수소발생부(130)에서 수소량 및 산소량을 발생함으로써, 과다한 수소와 산소를 발생하여 비사용 발전기의 작동정지 후에 수소와 산소가 남아 잔류되는 것을 방지할 수 있으며, 과다한 수소와 산소의 발생에 따라 수소발생부(130)에서 소모되는 전기의 낭비를 방지할 수 있다.
여기서, 수소와 산소가 수소저장부(135) 및 산소저장부(134)에 잔류될 경우, 별도의 보관설비를 필요하며 관리자를 배정하여 관리해야 하기 때문에 설치비용의 증대와 인력사용에 따른 유지보수비용이 증대되기 때문에, 수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소는 모두 소모하는 것이 바람직하다.
한편, 수소용기(135a)와 산소용기(134a)에 충전되는 수소와 산소는 공급관(136)을 통해 인테이크부(111)로 전달되고, 인테이크부(111)에서는 흡입되는 공기와 수소 및 산소가 혼합되면서, 엔진부(110)에서 연소되어 폭발력을 향상시킴으로써, 엔진부(110)의 출력을 향상시키고, 더 높은 온도에서 연료를 연소시켜 매연의 발생을 저감할 수 있다.
그리고, 비상용 발전기(100)의 정지 시에는 발전컨트롤러(140)는 수소저장부(135)와 산소저장부(134)에 저장된 수소와 산소를 모두 소모할 때까지 엔진부(110)를 기동하고 수소와 산소가 모두 소모되면 엔진부(110)를 정지시킬 수 있다.
비상용 발전기(100)를 기동 중에 엔진부(110)의 작동이 정지되면, 발전컨트롤러(140)는 수소저장부(135)와 산소저장부(134)에 저장된 수소와 산소를 선택밸브(151a)를 통해 분기관(151)으로 이동시키고, 분기관(151)으로 이동된 수소와 산소를 잔류수소처리부로 공급하여 처리함으로써, 수소와 산소가 수소발생부(130)에 잔류되는 것을 방지한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기(100)는 발전컨트롤러(140)에서 부하량에 따라 발전부(120)를 가동하는 엔진부(110)의 출력을 조절함으로써, 연료의 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 연료를 최소화하여 사용함으로써, 매연의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 수소저장부(135)와 산소저장부(134)가 복수 개의 수소용기(135a)와 복수 개의 산소용기(134a)로 구성되어 크랙이 발생함에 따라 버려지는 수소와 산소의 량을 최소화하고, 폭발사고를 최소화하여 폭발사고에 따른 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 발전컨트롤러(140)가 엔진부(110)의 출력에 비례하여 수소와 산소를 발생하도록 수소발생부(130)를 제어하여 수소와 산소를 전기분해기 위한 소비전력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소를 남김 없이 모두 소진할 수 있어 잔류된 수소와 산소로 인해 별도의 보관장소와 관리인력을 확보할 필요가 없어 설치비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.
또한, 엔진부(110)의 고장의 발생 시에 잔류수소처리부에서 잔류된 수소를 처리함으로써, 수소발생부(130)에서 발생한 수소와 산소를 남김 없이 모두 소진할 수 있어 잔류된 수소와 산소로 인해 별도의 보관장소와 관리인력을 확보할 필요가 없어 설치비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 비상용 발전기 110: 엔진부
111: 인테이크부 113: 배기구
117: 연료탱크 120: 발전부
130: 수소발생부 131: 물탱크
132: 필터부 133: 전기분해부
134: 산소저장부 134a: 산소용기
135: 수소저장부 135a: 수소용기
136: 공급관 140: 발전컨트롤러
141: 부하측정부 142: 발전측정부
143: 엔진제어부 144: 수소발생제어부
150: 필터재생부 151,161: 분기관
151a,161a: 선택밸브 153: 외기구
153a: 외기밸브 160: 연료전지
165: 부하장치

Claims (6)

  1. 연료를 연소하여 구동하는 엔진부, 상기 엔진부에 의해 구동하여 발전하는 발전부, 상기 엔진부에서 배기되는 매연을 저감하고 연비를 향상시키기 위해 상기 엔진부의 흡기로 물을 전기분해하여 산소와 수소를 공급하는 수소발생부, 및 상기 발전부와 상기 엔진부와 상기 수소발생부를 연동하여 제어하는 발전컨트롤러를 포함하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기에 있어서,
    상기 발전컨트롤러는
    상기 발전부에서 발전된 전기를 소모하는 부하측의 부하량을 측정하는 부하측정부, 및
    상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어하는 수소발생제어부를 포함하여,
    상기 수소발생부에서 발생하는 수소를 잔량이 없이 모두 소모하도록 상기 수소발생제어부는 상기 부하측정부에서 측정하는 부하량에 비례하여 상기 수소발생부에서 발생하는 수소량을 제어하며,
    상기 발전컨트롤러는 상기 발전부에서 발전하는 발전량을 측정하는 발전측정부, 상기 발전측정부에서 측정되는 발전량이 상기 부하량보다는 크거나 같도록 상기 엔진부를 제어하는 엔진제어부를 더 포함하여, 상기 엔진제어부에서 제어되는 상기 엔진부의 출력과 비례하여 상기 수소발생제어부에서 발생하는 수소량이 결정되며,
    상기 엔진제어부는 상기 엔진부의 정지 시에 수소저장부에 저장된 수소를 모두 소모할 때까지 상기 엔진부를 가동한 후 정지하는 것을 특징으로 하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수소발생부는
    상기 수소발생부에서 발생한 수소를 저장하는 수소저장부를 포함하고,
    상기 수소저장부는 수소의 유출 또는 폭발에 따른 사고를 최소화하도록 미리 설정된 용량을 갖는 복수 개의 수소용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수소발생제어부는
    상기 부하량에 비례하여 상기 수소용기의 하나 단위로 수소를 발생하는 것을 특징으로 하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 엔진부의 고장이 발생한 상태에서 상기 수소저장부에 잔류된 수소가 존재하는 경우,
    상기 수소저장부에 잔류된 수소를 처리하는 잔류수소처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소를 혼합연소하여 출력증대와 매연을 저감한 비상용 발전기.
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