KR19990078902A

KR19990078902A - 내연 기관의 산소 공급 장치

Info

Publication number: KR19990078902A
Application number: KR1019990034220A
Authority: KR
Inventors: 원백희
Original assignee: 원백희
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 1999-11-05

Abstract

본 발명은 내연 기관에 있어서, 다량의 산소를 포함하는 공기를 공급하여 완전 연소가 이루어지도록 하기 위한 산소 공급 장치에 관한 것으로, 산소 입자만을 통과시키는 미세혈이 형성된 모세 필터관을 이용하여 내연 기관에 충분한 산소를 공급하도록 하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 일단부로 대기가 유입되는 모세관(70)의 측면에 산소입자만이 통과하여 배출될 수 있는 미세혈(72)을 다수개 형성하여 상기 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출되는 다량의 산소를 포함하는 공기가 내연 기관(60)의 흡기구로 흡입될 수 있도록 구성된 산소 필터 수단을 포함하여 구성된다.

따라서 본 발명은 산소 입자만을 통과시키는 미세혈을 갖는 모세관을 이용하여 다량의 산소를 포함하는 공기를 내연 기관에 공급하므로써 완전 연소가 이루어지도록 한다. 이에 따라 연료가 절감되며 매연의 배출이 줄어 들게 된다. 또한, 본 발명에 의한 산소 공급 장치는 종래의 내연 기관에 별도로 부착하여 사용할 수 있으므로 적용이 간단하다.

Description

내연 기관의 산소 공급 장치{oxygon suppling apparatus for an internal combustion engine}

본 발명은 내연 기관에 있어서, 다량의 산소를 포함하는 공기를 공급하여 완전 연소가 이루어지도록 하기 위한 산소 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연 기관은 산소와 혼합된 연료를 압축 폭발하여 동력을 얻는 것이다.

종래에는 내연 기관으로 대기 중의 공기를 그대로 공급하게 되는데, 대기중에 포함된 산소는 약 22% 정도로 자동차 내연 기관의 경우 자동차가 70km/h 내지 80km/h의 속도로 진행할때 유입되는 산소와 연료의 비율이 적절하게 이루어져 가장 잘 연소가 이루어지게 되므로 연료의 소비와 매연의 발생이 줄어든다.

그런데 자동차가 70km/h 내지 80km/h의 속도보다 빠르게 진행하게 되면 내연기관으로 유입되는 산소가 한정되어 완전 연소가 이루어지지 않게 되므로 연료의 소비가 많아 질 뿐 아니라 매연의 발생이 증가하게 된다.

즉, 내연 기관의 완전 연소를 위해서는 유입되는 산소와 연료의 비율이 적절히 맞아야 하는데 종래에는 대기중의 공기가 그대로 유입되므로 높은 출력을 발생시켜야 하는 경우 유입되는 연료량은 많아지지만 유입되는 산소의 양이 한정되어 불완전 연소가 이루어지게 된다.

따라서 내연 기관의 연소 효율이 떨어져 연료의 손실이 심하게 될 뿐만 아니라 이산화 탄소 및 아황산 가스가 배출되어 주변의 공기 오염이 심각하게 발생하게 되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 내연 기관에 있어서, 산소 입자만을 통과시키는 미세혈이 형성된 모세 필터관을 이용하여 내연 기관에 충분한 산소를 공급하도록 하기 위한 산소 공급 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 산소 공급 장치의 구성도

도 2 는 도 1 의 산소 필터 수단의 세부 구조도

도 3a 는 도 2 의 A-A 단면도

도 3b 는 도 2 의 B-B 단면도

도 4 는 도 2 의 필터 모세 필터관의 세부 구조를 나타낸 측면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공기 압축기 20 : 공기 탱크

30 : 냉각 제습기 40 : 필터

50 : 산소 필터 수단 51 : 산소 분리통

52 : 공기 유입구 53 : 산소 배출구

54 : 공기 배출구 60 : 내연 기관

70 : 모세관 72 : 미세혈

73 : 차단 및 접착 부재

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일단부로 대기가 유입되는 모세관의 측면에 산소 입자만이 통과하여 배출될 수 있는 미세혈을 다수개 형성하여 상기 모세관의 미세혈로 부터 배출되는 다량의 산소를 포함하는 공기가 내연 기관의 흡기구로 흡입될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 대기를 압축 및 저장하는 공기 압축 및 저장 수단; 상기 공기 압축 및 저장 수단에서 압축된 공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 냉각 제습기와; 상기 냉각 제습기에서 냉각 제습된 공기로 부터 불순물을 제거하는 필터와; 측면에 산소 입자만이 배출될 수 있는 다수의 미세혈이 형성된 하나 또는 다수의 모세관이 내부에 적층된 산소 분리통(51)의 일단부에 상기 모세관의 일단부로 상기 필터로 부터 압축된 공기가 유입되도록 공기 유입구를 형성하고 상기 산소 분리통의 측면부에 상기 모세관 측면의 미세혈로 부터 배출되는 산소가 내연 기관의 흡기구로 배출되도록 산소 배출구를 형성하고 상기 산소 분리통의 타단부에 상기 모세관의 타단부로 부터 배출되는 공기가 배출되도록 공기 배출구를 형성하고, 상기 다수의 모세관의 미세혈로 부터 배출된 산소와 상기 다수의 모세관을 통과하지 않은 공기가 상기 산소 배출구로 배출되지 않도록 상기 다수의 모세관의 각 외주연의 양단부와 상기 산소 분리통과 접촉되는 부분 중 양단부에 접착 및 공기 차단 기능을 하는 접착 차단 부재를 부착한 산소 필터 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 내연기관의 산소 공급 장치를 제공한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 산소 공급 장치의 구성도이고, 도 2 는 도 1 의 산소 필터 수단의 세부 구조도이고, 도 3a 는 도 2 의 A-A 단면도이고, 도 3b 는 도 2 의 B-B 단면도이고, 도 4 는 도 2 의 모세 필터관의 세부 구조를 나타낸 측면도이다.

본 발명에 의한 내연 기관의 산소 공급 장치는 도 1 및 도 2 에 도시한 바와같이 일단부로 대기가 유입되는 모세관(70)의 측면에 산소 입자만이 통과하여 배출될 수 있는 미세혈(72)을 다수개 형성하여 상기 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출되는 다량의 산소를 포함하는 공기가 내연 기관(60)의 흡기구로 흡입될 수 있도록 구성된 산소 필터 수단(50)을 포함하여 이루어진다.

즉, 본 발명에 의한 내연 기관의 산소 공급 장치는 도 1, 도 2, 도 3a, 및 도 3b 에 도시한 바와 같이 유입되는 대기를 압축하는 공기 압축기(10)와 이를 저장하는 공기 탱크(20)로 이루어진 공기 압축 및 저장 수단; 상기 공기 압축 및 저장 수단에서 압축된 공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 냉각 제습기(30)와; 상기 냉각 제습기(30)에서 냉각 제습된 공기로 부터 불순물을 제거하는 필터(40)와; 측면에 산소 입자만이 배출될 수 있는 다수의 미세혈(72)이 형성된 하나 또는 다수의 모세관(70)이 내부에 적층된 산소 분리통(51)의 일단부에 상기 모세관(70)의 일단부로 상기 필터(40)로 부터 압축된 공기가 유입되도록 공기 유입구(52)를 형성하고 상기 산소 분리통(51)의 측면부에 상기 모세관(70) 측면의 미세혈(72)로 부터 배출되는 산소가 내연 기관(60)의 흡기구로 배출되도록 산소 배출구(53)를 형성하고 상기 산소 분리통(51)의 타단부에 상기 모세관(70)의 타단부로 부터 배출되는 공기가 배출되도록 공기 배출구(54)를 형성하고, 상기 다수의 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출된 산소와 상기 다수의 모세관(70)을 통과하지 않은 공기가 상기 산소 배출구(54)로 배출되지 않도록 상기 다수의 모세관(70)의 각 외주연의 양단부와 상기 산소 분리통(51)과 접촉되는 부분 중 양단부에 접착 및 공기 차단 기능을 하는 접착 및 차단 부재(73)를 부착한 산소 필터 수단(50)으로 구성된다.

여기서, 상기 모세관(70)은 도 4 에 도시한 바와 같이 산소 및 질소 입자의 크기에 따라 내경(a)이 약 3.15Å 으로 이루어지고, 상기 미세혈(72)은 산소 입자만이 통과할 수 있도록 직경(b)이 2.95 내지 3.05Å 으로 이루어진다.

즉, 산소 입자의 크기는 2.95 Å 이고 질소 입자의 크기는 3.1 Å 이므로 산소 및 질소 입자가 상기 모세관(70)을 모두 일렬로 통과하기 위해서는 3.1Å 보다 약간 크면 된다.

또한, 상기 필터(40)는 상기 모세관(70)으로 유입되는 공기 입자가 모세관(70)을 원활히 통과할 수 있도록 상기 모세관(70)의 직경(b)과 같거나 큰 입자를 필터링하여 상기 모세관(70)의 직경(b)과 같거나 큰 입자가 상기 모세관(70)으로 유입되지 못하도록 구성되며, 이를 위해 상기 필터(40)는 3.15Å보다 작은 입자만을 통과시키는 물 또는 기름으로 이루어지는 필터를 사용하게 되고 상기 냉각제습기(30)에서 냉각 제습된 공기 입자 중 불순물을 완전하게 제거하기 위해 다단으로 이루어진다.

즉, 상기 필터(40)는 냉각 제습기(30)의 단부에 설치되는데, 내부에 미세 입자의 필터링을 위한 물 또는 기름과 같은 필터 부재가 충진되고 중앙부에 공기 유입구(41)와 공기 유출구(42)를 나누기 위한 차단막(43)이 설치되는 통으로 구성하여 교체가 원활하도록 한다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 내연 기관의 산소 공급 장치의 작용을 설명한다.

먼저, 공기 압축기(10)를 작동시켜 유입되는 대기를 압축한후 공기 탱크(20)에 저장하여 그 압력으로 인해 필터(40) 및 산소 필터 수단(50)을 원활히 통과할 수 있도록 한다.

상기 공기 탱크(20)에서 저장된 공기는 냉각 제습기(30)에 유입되어 냉각되면서 내부의 습기가 제거된후 필터(40)로 배출되어 불순물이 제거된다.

이때 필터(40)에서 불순물이 제거된 공기는 내경(a)이 3.15Å 으로 이루어진 모세관(70)을 통과하여야 하므로 필터(40)에서는 모세관(70)의 직경(b)과 같거나 큰 입자를 필터링하여 상기 모세관(70)을 통과하지 못하고 상기 모세관(70)을 막는 경우가 발생하지 않도록 한다.

즉, 상기 필터(40)는 모세관(70)의 직경(a), 즉 약 3.15Å 보다 작은 입자만을 통과시켜 상기 산소 필터 수단(50)의 모세관(70)으로 배출시켜야 한다.

냉각 제습기(30)로 부터 유입된 공기가 공기 유입구(41)와 공기 유출구(42)를 통과하면서 내부의 필터 부재에 의해 필터링되는데, 이러한 필터를 다단으로 설치하여 완전한 필터링이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 필터(40)에서 필터링된 3.15 Å 보다 작은 공기 입자는 산소 필터수단(50)으로 유입되어 산소만이 배출되도록 하는데, 이를 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 산소 분리통(51)의 일단부에 형성된 공기 유입구(52)로 상기 필터(40)에서 필터링된 공기가 유입되고, 유입된 공기는 산소 분리통(51)의 내부에 적층된 다수의 모세관(70)으로 유입되어 흐르게 된다. 이때 상기 필터(40)에서 배출된 공기는 공기 압축기(10)에서 이미 압축된 상태이고 내연 기관(60)의 흡기구에서 일정한 압력으로 흡입하는 힘이 있기 때문에 모세관(70)을 통과할 수 있게 된다.

공기가 모세관(70)을 통과하는 과정에서 도 4 에 도시한 바와 같이 측면에 형성된 다수의 미세혈(72) 보다 작은 공기 입자는 상기 미세혈(72)을 통해 모세관(70)의 외부로 배출되게 된다.

즉, 상기 내연 기관(60)의 흡기구에서 산소 배출구(53)로 일정한 압력으로 흡입하는 힘을 가하기 때문에 상기 미세혈(72)의 직경(b)인 2.95 내지 3.05Å 보다 작은 입자인 산소 입자만이 미세혈(72)을 통과하여 모세관(70)의 외부로 배출된후 산소 배출통(51)의 측면 중앙부에 형성된 산소 배출구(53)를 통해 내연 기관(60)의 흡기구로 흡입되게 된다.

또한, 상기 모세관(70)의 미세혈(72)보다 큰 공기 입자, 즉 질소를 포함하는 공기 입자는 모세관(70)을 통과한후 산소 분리통(51)의 타단부에 형성된 공기 배출구(54)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이때 산소를 제외한 다량의 질소를 함유하고 있는 공기가 공기 배출구(54)를 통해 원활히 외부로 배출될 수 있도록 상기 공기 배출구(54)에 일정 압력을 가할 수 있다.

한편, 상기 다수의 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출된 산소만이 산소 배출구(53)로 배출될 수 있도록 도 3b 에 도시한 바와 같이 다수의 모세관(70)의 각외주연의 양단부와 산소 분리통(51)과 접촉되는 부분 중 양단부만을 접착 및 차단 부재를 사용하여 접착 및 차단하므로써 미세혈(72)을 통과하지 않고 공기 유입구(52)로 유입된 공기와 모세관(70)을 통과한 공기가 산소 배출구(53)로 유입되는 것을 차단하면서 고정시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 내연 기관의 산소 공급 장치는 산소 입자만을 통과시키는 미세혈을 갖는 모세관을 이용하여 다량의 산소를 포함하는 공기를 내연 기관에 공급하므로써 완전 연소가 이루어지도록 한다. 이에 따라 연료가 절감되며 매연과 불연소로 인해 발생되는 다이옥신과 같은 독가스의 배출이 줄어 들게 된다.

또한, 본 발명에 의한 산소 공급 장치는 종래의 내연 기관에 별도로 부착하여 사용할 수 있으므로 적용이 간단하다.

Claims

일단부로 대기가 유입되는 모세관(70)의 측면에 산소 입자만이 통과하여 배출될 수 있는 미세혈(72)을 다수개 형성하여 상기 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출되는 다량의 산소를 포함하는 공기가 내연 기관(60)의 흡기구로 흡입될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 모세관(70)은 산소 및 질소 입자의 크기에 따라 내경(a)이 3.15Å 으로 이루어지고, 상기 미세혈(72)은 산소 입자만이 통과할 수 있도록 직경(b)이 2.95 내지 3.05Å 으로 이루어짐을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치.
대기를 압축 및 저장하는 공기 압축 및 저장 수단;

상기 공기 압축 및 저장 수단에서 압축된 공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 냉각 제습기(30)와;

상기 냉각 제습기(30)에서 냉각 제습된 공기로 부터 불순물을 제거하는 필터 (40)와;

측면에 산소 입자만이 배출될 수 있는 다수의 미세혈(72)이 형성된 하나 또는 다수의 모세관(70)이 내부에 적층된 산소 분리통(51)의 일단부에 상기 모세관(70)의 일단부로 상기 필터(40)로 부터 압축된 공기가 유입되도록 공기 유입구(52)를 형성하고 상기 산소 분리통(51)의 측면부에 상기 모세관(70) 측면의 미세혈(72)로 부터 배출되는 산소가 내연 기관(60)의 흡기구로 배출되도록 산소배출구(53)를 형성하고 상기 산소 분리통(51)의 타단부에 상기 모세관(70)의 타단부로 부터 배출되는 공기가 배출되도록 공기 배출구(54)를 형성하고, 상기 다수의 모세관(70)의 미세혈(72)로 부터 배출된 산소와 상기 다수의 모세관(70)을 통과하지 않은 공기가 상기 산소 배출구(54)로 배출되지 않도록 상기 다수의 모세관(70)의 각 외주연의 양단부와 상기 산소 분리통(51)과 접촉되는 부분 중 양단부에 접착 및 공기 차단 기능을 하는 접착 차단 부재(73)를 부착한 산소 필터 수단(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 모세관(70)은 산소 및 질소 입자의 크기에 따라 내경(a)이 3.15Å 으로 이루어지고, 상기 미세혈(72)은 산소 입자만이 통과할 수 있도록 직경(b)이 2.95 내지 3.05Å 으로 이루어짐을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 필터(40)는

상기 모세관(70)으로 유입되는 공기 입자가 모세관(70)을 원활히 통과할 수 있도록 상기 모세관(70)의 직경(b)과 같거나 큰 입자를 필터링하도록 구성됨을 특징으로 하는 내연 기관의 산소 공급 장치.