KR20160054297A - 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치 - Google Patents

엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치 Download PDF

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Abstract

본발명의 요약은 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치에 관한 것으로 일반 수소주유소의 수소주유와 내장된 수소전해조(100)에서 생성된 수소를 수소흡장 합금(200)에 흡수 저장하여 일정량을 시간차로 엔진의 연료와 혼압공기로의 기화기통로(280)에 적정량의 수소를 역화방지장치구(260)에 의하여 일방향으로 설치된 노즐(270)을 통하여 연속이 아닌 시간차로 최적량의 수소를 노즐(270)로 분사하는 장치이며,이 분사된 일정량의 수소가 열효율을 향상시키며 매연을 감소 시키며 연료사용의 감량화를 할 수 있는 효과를 가져올 수 있는 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치이다.

Description

엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치{ DEVICE FOR INJECTING HYDROGEN TO THE CARBURETOR, AND THE SUPPLY SYSTEM OF OXYGEN INSIDE THE CAR-ROOM }
본 발명은 수소사용 자동차에 관한 것으로서, 수소를 흡수저장 할수 있는 수소흡장금속을 이용하여 수소의 이송 관로에서 수소의 발화시 역화방지장치를 통과시켜 엔진의 기화기로 이송 시키는 기술에 관한 것으로 수전해한 수소와 산소를 분해하여 수소는 수소흡장합금에 흡수저장시키며 산소는 차량실내로 배출하며 불시에 수전해의 물이 부족할 경우 외부 수소를 주입하여 수소흡장 합금에 저장하여 엔진기화기 관로로 분사하는 기술에 관한 것이다.
화석연료 , 탄화수소류의 사용과정에서 피해는 많다. 지구의 온실 효과 불완전연소상의 매연공해 또는 유가의 상승으로인한 가계생활 궁핍과 더 나아가서는 생태계의 교란등 근래의 이상 기온 현상으로 우리나라에도 아열대성 기후가 찾아왔다. 이러한 피해를 누구나 다 인지하는 시대에 직면하고 있다.
또한, 한편으로는 저가의 유사석유사용으로 인한 자동차의 고장도 피해의 한가지 예이다
이에 따라, 고효율 엔진의 출현과 하이브리차량이 개발되고 유사한 특수 차량이 모색되고 있다. 그러나 고가의 가격과 인프라가 미흡한 것도 사실이다. 더군다나 매연과 탄소배출량의 문제는 해결결과보다는 피해가 더커지는게 일반적인 현상이다.
차량 운전중 불완전 연소의 한 원인인 산소 부족이 불완전 연소 시에 발생하고, 혈액 중의 헤모글로빈 Hb와 결합하기 쉬워 산소가 헤모글로빈과 결합하는 것을 방해함으로써 산소 결핍증도 발생시키는 피해도 있는데 CO-Hb가 2％에 달하게 되면 시간 판단 능력에 영향을 미치므로 일산화탄소는 환경 기준이 정해져 있다.
엔진에서의 일산화탄소 발생 농도는 혼합 가스의 공연비에 의해 정해지고, 이론적으로는 이론 공연비 보다 공기 과잉 상태에서 일산화탄소는 제로 상태가 된다. 그러나 실제로는 이론 공연비보다 공기 과잉으로 운전해도 일산화탄소 농도가 제로로 되지는 않는다. 원인으로는 실제의 휘발유 엔진으로서는 혼합 가스의 무화 부적합, 실린더 사이의 분배 불균일, 혼합 가스 사이클 간 변동, 연료실 내에서의 연료 또는 산소의 불균일 등 착화 전 의 조건으로서 혼합 가스의 완전 기화, 균일성이 얻어질 수 없다는 것도 연구 되고 있고,수소의 사용상 발화와 역화의 위험성에서 안전하게 사용할 수 있는 기술이 요구되고 연구되고 있으며, 매연, 공해, 고가의 연료비, 대체장치의 인푸라 미흡이 현 실태라고 볼 수 있는데 엔진의 연료로 수소를 사용하기 위해서는 수소의 안전한 공급과 적정량의 분사, 저장기술이 요구되며 역화의 방지 기술도 요구되고 있는데 본 발명이 일부 일조하기위한 출원배경이라 할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 피해를 일부나마 줄이고, 수소응용의 일반적인 사용과 보다 안전하게 발전시키고 일조하기 위한 것에 배경의 의미가 있다.
본 발명은 상기와 같은 여러 문제점과 이에 대한 피해를 감소하고 문제를 해결하기 위한 것으로서, 보다 유익한 장치를 안출,제시하는 것이 주된 과제다.
본 발명에서 수소를 미량 분사하는 사용엔진의 은 연료 종류는 휘발유(가솔린. 일반승용차에 주로 사용), 경유(디젤 트럭,버스,SUV차량에 많음), LPG(액화석유가스 장애인용 승용, RV, 택시에 주로 사용), LNG(천연가스 요즘 시내버스에 많이보임), 하이브리드(기본연료는 휘발유나 경유로 하고 전기모터를 넣어 공회전이나 저속시에는 연료소모를 하지않는 환경친화적엔진)등에 유익하게 사용 할 수 있다.엔진 기관의 홈합기 관로에 수소의 미량을 주기적인 시간차로 분사하고,일정 령의 수소를 이송관로의 정압으로 안전하고 최상의 연소를 요구하는데 일반적인 연료계의 탄화수소의 연소는 탄소의 일정개수(Cm)와 수소의 일정개수(Hn) 의 분자로이루어진 연료들이 Cm Hn + (m + n/4)O2 = m CO2 +n/2 H2 O 로 연소되는데 이러한 연료별 연소과정에서 적정의 수소를 분사하여 연소의 효율을 높이기 위해 수소를 공급하는데 장치가 제공된다.
바람직하게, 배터리,여타 설치된 전지에서 전력을 인가 받아 수전해통에서 수전해하여 수소는 수소흡장 합금으로 필터를 통과시키기위해 압축이송되며 산소는 산소 통으로 배출하는 관로가 제공된다.
바람직하게, 수소흡장 합금통에 저장된 수소는 역화 방지구를 통과하여 노즐로 이송시켜 시간차로 일정량의 미량 수소를 분사시키는 기구가 제공된다.
상기와 같은 문제를 개선하고 엔진의 효율을 향상시키며 위의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명인 엔진의 기화기관로(280)에 미량의 수소를 분사하는 장치에 관한 실시예에 따르면 전지 및 배터리전원(400)을 인가 받아 용량에 적절한 전압과 전류로 정하여 설치된 센서와 조정장치의 회로판(PCP)(150) 제어부와; 수소가스 주유부와(130); 물을 전기분해하는 수전해는 일반적으로 양극반응이 H2O → 2H+ + 1/2 02 + 2e- , 음극반응이 2H+ + 2e- → H₂로 +극에서는 수소(H2)가 분해되고 -극에서는 산소(1/2 O2)를 분해 할 수 있는 수전해조(100)와; 수소를 저장할 수 있는 수소흡장합금 용기(230)와; 수전해조(100)와 수소흡장 합금(200)으로 연결된 수소이송관로부(240)와; 수소를 저장하는 수소흡장이 가능한 합금은 수소와 접촉하면 수소분자는 흡착력(VANDER WALLS)힘에 의해 흡착되는데 이 흡장합금의 금속원소들의 원자사이에 침입하며 확산한다.이때 금속수소화물을 생성하는 합금(M),금속수소화물(MHn)은
Figure pat00006
의 반응이 일어나는데 이러한 수소흡장합금류(La Ni,Ti Fe 등등) 의 수소흡장합금(200)으로 연결된 수소이송관로부(240)와; 일시에 예비로 외부의 수소저장소에서 수소를 인가받아 저장 할 수 있도록 주입 할 수 있는 수소주유부(130)와; 수소흡장 합금용기(230)에서 흡합 가스 기화기 통로 이송하며 이송되는 수소는 역화 방지구 (260)을 통과하는데 역화방지기어(262)의 잇수 간격의 공간으로 이송되며 공간만큼의 수소량만 수소배출구(261)를 통하여 노즐의 노즐 (271) 선단로 이송되는 노즐부착구(250)와; 수소 흡장합금용기(230)와 수전해조(100),제어부,수소이송관로를 보호 할 수 있는 케이스(300)로 구비되어 엔진의 기화기 관로 로(280) 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치로 제공된다.
이상에서 상술한 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치는 전해조(100)에서 생성되는 수소를 수소이송펌프 (171)와 필터(170)를 연결한 압력계(104)를 통과하여 수소흡장 합금(200)으로 안전하게 흡수 저장하는 장치와 와 전해조(100)에서 생성되는 산소를 (210)을 통과하여 산소통(222)로 축척하여 산소 배출구(221)로 방출하는 산소를 차량의 실내에 공급함으로 산소결핍의 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한 수소흡장 합금(200)에 흡수저장된 수소를 안전하게 기화기에 발출하는데 역화 방지구(260)로 수소의 화력을 역화방지하는 효과를 가져 온다. 이는 적당량의 수소를 역화 방지구(260)로 시간차와 적당량을 노즐(270)에서 분사하여 연속분사의 위험을 예방 할 수 있는 효과가 있으며,노즐 선단(271)의 방향을 정하여 일방향으로 고르게 무화 할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.여기에 회로판 덮개(160)에 내장된 제어 장치에 의해 최적의 조정 할 수 있는 기능이 있으므로 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치의 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 엔진기화기관로로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치도 의 설명은 아래와 같다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치의 일실시예에 의한 구성 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치의 일실시예에 의한 노즐부착구(250)를 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치의 일실시예에 의한 역화 방지구(260)의구성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치의 일 실시 예에 의한 수소압송구인 수소이송펌프(171)의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 위의 도 1에 조립된 부분의 제어를 위한 회로도이다.
본 발명은 본 발명에 따른 엔진기화기로 수소를 분사하고 차의 실내에 산소를 공급하는 장치 수소 공급의 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨데 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이를 태면 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치로 일반적인 외부에 설치된 수소주유소에서 수소주유부에 (130)에 접속하여 수소주유 밸브(290)을 열고 주입압력의 압력계(104)에 압력 한계에 따라 수소흡장 합금(200)에 공급하며, 공급이 완료되면 개폐 밸브의 볼 (120)이 외부 수소의 유입을 막는 역할을 한다.
일반 유류 주유시에는 차량의 주유구를 열고 주유기를 접속하여 쥬유 하지만 본 발명의 수소가스 주유는 주유구에 수소주유 밸브(290)손으로 돌려 열고 주입한다. 수소흡장 합금 (200)에 주입하는 또 한가지는 수소는 전해조(100)에서 물이 전기분해 되어 저장 되는데 전해조(100)에서 전해한 수소는 수소관로(102)를 통하여 수소이송펌프(171)에 의해 필터(170)통과하여 수소흡장 합금(200)으로 이송되는데 수소이송펌프(171)는 입구측에서 배출구로 수소를 이송하는데 수소이송펌프(171)의 내부에는 배출구,흡입구 내에 두 개의 회전자중 키홈이 있는 구동축과 피동축에 장착된 회전자는 연삭하고 래핑(LAPPING)하여 매우 정교한 면의 접촉으로 회전하면서 도4 에 도시된 바와 같이 입구에 이송된 수소가 출구방향으로 수소를 가압하여 압축이송 하고,수소흡장 합금(200)에 흡장된 수소는 역화 방지구(260)에 의해 노즐(270)로 보내지는데 도 3에 도시된바와 같이 역화방지기어(262)의 원주면에 다수의 요철로 형성된 형상중 공간을 통하여 역화방지기어(262)의 공간만큼만 관로를 통하여 수소배출구(261)의 일방향 곡면을 통하여 노즐(270)로 보내진다.노즐(270)으로 이송된 수소는 기화기 방향으로 설치된 노즐 선단(271)에서 역화방지기어(262)의 회전에 의한 시간차에 의해 분사 할 수 있다. 노즐 선단(271)의 분사방향은 사용상 분사 방향을 정하여 노즐(270)을 고정하게 된다.
이러한 조정과 콘트롤은 도4의 도시된바와 같이 압력계(104) 온도센서(140) 수준감지계(105) 의 연결된 라인 전원 전선(151) 으로 회로판 덮개(160) 안에 고정된 조정장치 회로판(150) 에 의해 제어 할 수 있다.
100 : 전해조 101 : 전선 102 :수소관로 103 : 전해조 뚜껑
104 : 압력계 105 : 수준 감지기
110 : 수소주유 관로
120 : 개폐 밸브의 볼
130 : 수소 주유부
140 : 온도센서
150 : 회로판(PCP) 151 : 전선
160 : 회로판 덮개
170 : 필터 171 : 수소이송펌프
180 : 음극선 181 : 음극
190 : 양극선 191 : 양극
200 : 수소흡장 합금 201 : 용량계 202 : 점등램프
210 : 산소관로 221 : 산소 배출구 222 : 산소통
220 : 배수구
230 : 수소흡장합금 용기
240 : 수소이송 관로
250 : 노즐 부착구
260 : 역화 방지구 261 : 수소배출구 262 : 역화방지기어
270 : 노즐 271 : 노즐 선단 272 : 노즐분사구 273 : 벤츄리관
280 : 엔진의 기화관로
290 : 수소주유 밸브
300 : 케이스
400 : 전원

Claims (4)

  1. 본 발명의 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치에서 (100)에서 수소와 산소를 생성한 분리 통로에서 산소통(222)로 통하여 차량실내로 배출하는 산소관로(210)과 수소관로(102)의 관로를 통한 수소이송펌프(171)에 의해 압력계(104)로 필터(170)로 통하여 수소흡장합금(200)으로 흡장하는 장치
  2. 수소주유부(130)에서 압력계104)의 지시에 따른 수소주유 밸브(290)의 조정을 받아 개폐 밸브의 볼 (120)의 개폐방식에 따른 수소흡장합금(200)으로의 흡장방식의 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치
  3. 제2항에 있어서,수소이송 관로(240)을 통과시킨 수소가 수소배출구(261)과 역화방지기어(262)가 형성된 역화방지기어(260)의를 장착한 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치
  4. 제3항으로부터 엔진의 기화관로(280)에 부착된 노즐 선단(271)은 혼합기로의 방향을 정하여 고정 장착 할 수 있는 도2 에서 노즐(270)은 벤츄리관(273)의 토출 방식에 토출부의 방사형 홈과 곡면의 토출부에서 노즐분사구(272)를 통하여 엔진기화기에 수소를 분사하고 차내에 산소를 공급하는 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114087092A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 吉林大学 一种发动机富氧微纳米气泡燃料的供给控制系统及方法

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