KR200275143Y1

KR200275143Y1 - 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치.

Info

Publication number: KR200275143Y1
Application number: KR2020010033864U
Authority: KR
Inventors: 강희곤
Original assignee: 강희곤
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2002-05-13

Abstract

본 고안은 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치이다.

휘발유나 경유 등을 연료로 사용하고 있는 엔진이나 열기관장치의 연소효율을 높여서 매연을 감소시키는 완전연소 유도장치를 구성하기 위하여,

첫째로, 연료를 고온으로 가열시켜 엔진의 실린더에 들어가도록 하여 연료가 완전히 연소되어 불완전 연소로 인한 매연을 감소시키는 장치를 구성한다.

둘째로, 배기가스로 버려지는 고온의 폐열을 이용하여 연료를 가열시키도록 연료공급배관이 고온의 배기가스챔버를 통과하는 열교환기를 설치한다.

셋째로, 고온의 배기가스로 가열된 액체연료를 활성화하기 위하여 연료공급배관에 연료활성관을 삽입하고, 하부 종단호스는 모세관튜브를 설치한다.

기존의 열기관장치를 개선하여, 유용한 에너지를 별도로 소모시키지 않고, 배기가스 폐열을 이용하여 액체연료를 가열하고 연료의 분자운동을 활성화시켜서 연료가 완전 연소되므로, 연비는 향상되고 배기가스매연이 감소되어, 경제성과 실용성을 충족시키면서 자연환경을 보호하는 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치가 제공된다.

Description

배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치.{omitted}

물질을 연소시킬 때 고열이 발생하면서 유체가 팽창하는 작용으로 터빈이나 피스톤을 밀게 하여 동력을 이용하는 스팀터빈, 디젤엔진, 가솔린엔진 등의 열기관장치가 다양하게 사용되면서 한정된 지구의 에너지자원을 급속도로 고갈시키고 있으며, 특히 각종 열기관장치들의 블완전연소에 따르는 피해와 부작용으로 대기공해를 발생시키며 자연환경을 파괴하고 있는 실정이다.

이에 대한 대책으로서 엔진의 배기가스 매연감소장치와 연료절감장치 등이 다양하게 개발되고 있으나 원천기술이 아니고 기생하는 기술에 불과하였다. 일본의 '이비덴'사에서 개발된 후처리장치(DPF : 일본의 디젤차량에는 2003년부터 의무적으로 장착하며, 프랑스의 '푸조'사는 2005년부터 장착 시작함)는 사후 약방문과 같은 발상으로서, 불완전연소에 따라 배기가스 매연에 포함된 폐기물을 고열로 태워서 소멸시키는 장치인데, 디젤엔진의 매연감소장치는 이미 엔진의 불완전연소로 에너지이용효율이 나쁜 상태에서 매연에 포함된 CO(일산화탄소), PM(미립자 상태의 연료알맹이), NOX(질소산화물)등의 일부 유독성 폐기물을 태워서 없애버리는 단편적인 장치일 뿐인 것이다.

일부의 연료절감장치는 연료를 절약하기 위하여 또 다른 에너지를 소모하게 되면서 그에 따르는 부작용으로 주변장치의 고장을 야기 시켰던 것이다.

예를 들면 연료를 가열시키기 위하여 전기히터를 설치하였는데 전기히터의 전원은 발전기에서 만들어지는 고급에너지이기 때문에 전체적인 에너지이용 효율인 성적계수(COP)가 낮아서 설치비용에 대비하여 경제성이 저조하며, 열역학원리를 바탕으로 하지 않고, 원천기술에 기생하는 기술이 대부분이다.

본 고안은 기존 열기관장치에 전처리장치로 설치하여 인화물질로 공급되는 액체연료를 연소실에 투입하기 직전에 고온으로 분자운동을 활성화하며, 불의 삼요소인 인화물질, 산소, 발화온도 등의 연소조건을 적절하게 갖추어 빠른 시간에 액체연료가 연소하기 용이한 기체상태로 유도하여 인화물질의 완전연소가 이루어지게 하여, 열효율은 높아지고 매연은 감소될 수 있도록 연료를 가열하고, 분자운동을 활성화시키는 전처리 장치를 구성코자 한다.

첫째로, 엔진에 공급되는 연료를 고온으로 가열하기 위하여 유용한 에너지를 사용하지 않고 불필요하게 버리는 에너지를 재활용하는 장치를 구성한다.

둘째로, 배기가스로 버려지는 고온의 폐열을 이용하여 안전하게 연료를 가열할 수 있도록 배기가스 챔버와 연료공급배관 사이에 열교환기를 구성한다.

셋째로, 배기가스 온도로 가열된 액체연료를 활성화시키기 위하여 연료공급 배관에 연료팽창관을 설치하고, 종단호스는 모세관튜브 형태로 제작한다.

상기에서 정립한 조건을 충족시키는 기술제품을 실현시킴으로서 경제성과 실용성을 충족시키고, 엔진의 배기가스 매연을 감소시켜서 환경을 보호하는 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치를 제공함에 있다.

제 1도는 엔진 배기가스챔버에 열료활성화 열교환기를 설치하여 고온의 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치의 설치계통도.

제 2도는 액체연료를 전처리 하는 연료활성 열교환기 내부구성과 엔진 배기가스챔버 내부에 연료팽창관이 장착되는 형태를 나타내는 구조도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 배기가스 챔버 101 : 연료팽창관

102 : 열료활성 가열스크린 103 : 모세관

본 고안은 열기관장치의 인화물질로 공급되는 액체연료의 전처리장치로서 열기관장치의 연소실에 공급되기 직전의 연료를 연소하기에 쉽도록 전처리하는 과정에서 유용한 전기나 열에너지를 사용하지 않고, 대기중에 낭비해 버리는 고온의 배기가스 폐열을 이용하여 연료를 활성화시키는 장치이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 내용을 설명하고자 한다.

제 1도는 엔진의 배기가스챔버에 연료활성화 열교환기를 설치하여 고온의 배기가스를 이용하여 에너지효율을 높이는 열기관장치의 설치계통도인데, 자동차용 가솔린엔진의 연료계통과 흡입공기에서 배기계통을 표기한 것이다. 열기관장치의 인젝터로 투입되기 직전의 연료를 충분히 가열시키기 위하여 연료공급배관이 배기가스챔버(100) 내부를 통과하는 구조로 설치되어 있으며 배기가스챔버(100)를 통과한 액체연료를 연소하기 용이한 상태로 활성화되고 인젝터에서 분사되면서 연소실에 투입되어 완전연소상태로 폭발하기 때문에 배출되는 배기가스챔버(100)의 온도는 높은 반면에, 불완전연소로 발생되었던 검은 매연과 폐기물은 완전연소상태로 소멸되면서 감소하게된다.

제 2도는 액체연료를 전처리 하는 연료활성 열교환기 내부 구성과 엔진의 배기가스챔버 내부에 연료팽창관이 장착되는 형태를 나타내는 구조도 이다. 고온의 배기가스로 효과적으로 액체연료를 가열하고 활성화시키기 위하여 연료공급배관을 배기가스챔버(100) 내부에 열전도율이 높고 부식성이 없는 신주 철망을 지그재그로 접어서 만든 연료활성 가열스크린(102)을 삽입하였으며, 연료팽창관(101)의 하부 종단배관은 모세관(103)으로 동 튜브를 감아서 제작하여 연소실의 인젝터에 연결되어있다.

상기와 같이 제작된 연료 전처리장치는 가솔린엔진이나 디젤엔진을 비롯한 다양한 열기관장치에 적용하여, 연료를 사전에 가열하고, 액체상태의 분자를 미세한 기체상태의 입자로 활성화시켜서, 엔진의 완전연소를 유도하는데,

연소실에 공급된 연료가 완전히 연소되면 열기관장치의 에너지효율이 향상되어 연비가 높아지며, 배기가스에는 유독성매연이 발생되지 않은 장치로서 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치를 제작하게 된 것이다.

본 고안기술은 고열에 의해서 유체가 팽창하는 운동에너지를 동력으로 이용하는 내연기관의 가솔린엔진이나 디젤엔진에 기본적으로 적용시키고 있으나, 보일러의 고열을 이용하는 스팀터빈 등의 외연기관에도 적절하게 응용하여 고온의 열에너지를 포함한 상태에서 배기가스로 버려지는 폐열을 이용하여 열기관장치에 공급되는 액체연료를 가열하고 인화물질의 분자운동을 활성화시켜서 완전연소를 유도하기 때문에, 연비를 높이며 매연과 폐기물의 공해를 감소시키는 효과를 동시에 얻게되는 에너지절약의 환경제품이다.

기존의 열기관장치는 불완전연소로 연료낭비가 많은 문제점에 대한 대책이 없고, 대기공기 오염이라도 방지하기 위하여 후처리장치를 보급하고 있으나, 본 고안기술은 기존의 열기관 장치에 응용하여 엔진의 완전연소를 유도하는 원천기술의 전처리장치로서 연료의 연소효율을 높여서 매연을 감소시킨다. 에너지자원을 절약하여 자동차나 보일러를 이용하는 소비자에게 경제적인 이익을 보장하면서 대기공해로부터 환경을 보호하는 역할을 하게될 것이며, 개인의 가정경제와 사회의 국민경제를 바탕으로 국가경제에 기여할 수 있게 되는 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치가 제공된다.

Claims

열기관장치의 연료를 고온으로 가열하고 미분입자 상태로 분사시켜서 배기가스 매연이 감소되며 연소효율이 높은 자동차의 엔진을 구성하기 위하여,

엔진의 배기가스 챔버(100) 내부에 동튜브를 감아서 제작한 연료공급배관이 통과토록 하고, 연료공급배관에 연료팽창관(101)을 립블로 직렬연결하며,

연료팽창관(101) 내부에는 열전도율이 높은 금속철망의 연료활성가열스크린(102)을 삽입 고정시키고, 하부의 종단배관은 모세관(103)튜브를 나선형으로 감아서 연소실의 인젝터에 직렬로 연결 설치하여 엔진에 공급되는 연료를 고온 미립자 상태로 전처리 함을 특징으로 하는 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치.