KR20170006589A

KR20170006589A - 동력발생장치

Info

Publication number: KR20170006589A
Application number: KR1020150097428A
Authority: KR
Inventors: 이승재; 박희준; 박건일
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-01-18
Also published as: KR102334647B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 동력발생장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치는, 연소기관과, 공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축부와, 압축부에 연결되어 압축공기를 단열 팽창시켜 공기 중 적어도 일부를 액화시키는 팽창부, 및 팽창부에 연결되어 액화된 공기를 분리하여 연소기관의 흡기관으로 공급되는 연소용 공기의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 연소공기 공급부를 포함할 수 있다.

Description

동력발생장치{Power generating apparatus}

본 발명은 동력발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소기관의 배기가스에 포함된 유해가스인 질소산화물의 발생을 줄일 수 있는 동력발생장치에 관한 것이다.

환경에 대한 인식이 점차 증가하면서, 연소기관의 배기가스에 포함된 각종 유해가스에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 특히, 배기가스에 포함된 유해물질 중 질소산화물(NOx)이 대기 오염의 주범으로 인식됨에 따라 연소기관에서 배출하는 질소산화물의 양을 줄이기 위한 각종 규제가 강화되고 있는 실정이다.

연소기관에서 배출하는 질소산화물의 양을 줄이기 위해서는 연소온도를 낮추는 것이 가장 효과적이다. 따라서, 각종 연소기관은 배기가스 중 일부를 다시 흡기관으로 주입하여 연소온도를 낮추는 배기가스 재순환장치(EGR, Exhaust Gas Recirculation system)를 포함하고 있다. 배기가스 재순환장치는 이미 연소된 배기가스 중 일부를 흡입공기에 섞어 다시 연소실로 주입하여 연소실 내부의 산소농도를 줄여 연소온도가 급격하게 상승하는 것을 방지한다.

그러나, 배기가스 재순환장치는 배기가스에 포함된 황산화물(SOx)이나 각종 입자성물질을 제거하기 위한 별도의 장치가 필요하여 장치가 복잡해지고, 황산화물을 중화시키기 위한 약품이 소비되면서 비용이 증가하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0915346호 2009. 8. 27

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 연소기관의 배기가스에 포함된 유해가스인 질소산화물의 발생을 줄일 수 있는 동력발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 동력발생장치는, 연소기관과, 공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축부와, 상기 압축부에 연결되어 상기 압축공기를 단열 팽창시켜 상기 공기 중 적어도 일부를 액화시키는 팽창부, 및 상기 팽창부에 연결되어 액화된 공기를 분리하여 상기 연소기관의 흡기관으로 공급되는 연소용 공기의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 연소공기 공급부를 포함한다.

상기 연소공기 공급부는, 상기 팽창부를 통과한 상기 공기 중 상기 액화된 공기를 분리하는 기액분리기를 포함할 수 있다.

상기 기액분리기는 액체산소를 분리할 수 있다.

상기 연소공기 공급부는, 상기 액화된 공기 중 일부를 재기화하여 기체 상태의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 재기화부를 포함할 수 있다.

상기 팽창부는 상기 압축공기가 팽창하여 질소의 비등점과 산소의 비등점 사이의 온도가 되도록 조절할 수 있다.

상기 동력발생장치는, 상기 압축부와 상기 팽창부 사이에 위치하여 상기 압축부를 통과한 상기 압축공기를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 압축부는 상기 연소기관의 배기가스를 동력으로 상기 공기를 과급하는 과급유닛을 포함할 수 있다.

상기 동력발생장치는, 상기 흡기관 내부로 외부의 공기를 직접 공급하는 외기 공급관과, 상기 외기공급관을 통해 공급되는 공기와 상기 연소공기 공급부를 통해 공급되는 상기 연소용 공기를 혼합하여 상기 흡기관으로 공급하는 공기조절부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 심냉 분리법을 이용하여 흡기관으로 유입되는 공기에 포함된 산소의 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물을 현저하게 감소시킬 수 있다.

또한, 비교적 장치 구성이 간단하여 제어가 용이하고, 운전 및 유지를 위한 비용이 적게 들어가 비용 대비 질소산화물의 제거 효과가 현저하다.

또한, 운전 과정에서 유독한 화학물질을 사용하지 않으며, 슬러지와 같은 부산물이 발생하지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 동력발생장치의 동작 과정을 설명하기 위한 작동도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치(1)는 선박, 자동차, 항공기, 발전기 등 각종 장치에 동력을 제공하기 위한 장치로, 외부에서 유입된 공기와 연료를 연소하여 동력을 발생시키는 연소기관(10)을 포함한다.

연소기관(10)은 연료를 연소하여 기계적 에너지를 발생시키는 장치로서, 가솔린엔진, 디젤엔진, 가스엔진 등의 내연기관뿐만 아니라 가스터빈, 증기기관, 증기터빈 등의 외연기관 및 기타 열기관을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 연소기관(10)은 연료를 연소하여 동력을 발생시키는 원동기는 어떠한 구조도 적용이 가능할 것이다.

연소기관(10)은 흡기관(100)을 통하여 흡입한 공기를 연료와 혼합한 후 연소시켜 동력을 얻으며, 연소과정에서 발생한 배기가스는 배기관(200)을 통해 외부로 배출한다. 연소기관(10)에서 배출하는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 각종 유해가스를 포함하고 있다. 이러한 배기가스에 포함된 각종 유해가스를 줄이기 위하여 동력발생장치(1)에는 유해가스 저감장치(E)가 설치된다.

유해가스 저감장치(E)는 배기가스에 포함된 유해가스 중 질소산화물을 줄이기 위한 것으로, 연소기관(10)의 흡기관(100) 상에 배치되어 연소기관(10)으로 흡입되는 공기의 산소 농도를 감소시킬 수 있다.

질소산화물은 연소온도가 높을 때 발생량이 현저하게 증가한다. 따라서, 연소기관(10)의 연소온도를 낮추기 위해 흡기관(100)으로 유입되는 공기 중에 포함된 산소의 농도를 줄일 필요가 있다.

유해가스 저감장치(E)는 심냉 분리법을 이용하여 연소기관(10)으로 흡입되는 공기의 산소 농도를 감소시키며, 압축부(20)와 팽창부(30), 및 연소공기 공급부(40)를 포함한다.

본 발명에 따른 동력발생장치(1)는 심냉 분리법을 이용하여 흡기관(100)으로 유입되는 공기에 포함된 산소의 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 비교적 장치 구성이 간단하여 제어가 용이하고, 운전 및 유지를 위한 비용이 적게 들어가 비용 대비 질소산화물의 제거 효과가 현저하다. 또한, 운전 과정에서 유독한 화학물질을 사용하지 않으며, 슬러지와 같은 부산물이 발생하지 않는 장점이 있다.

동력발생장치(1)는 연소기관(10)과, 압축부(20)와, 팽창부(30), 및 연소공기 공급부(40)를 포함한다.

연소기관(10)은 전술한 바와 같이, 흡기관(100)을 통해 흡입된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키고, 연소과정에서 발생한 배기가스를 배기관(200)을 통해 외부로 배출한다. 이 때, 흡기관(100) 상에는 압축부(20)와, 팽창부(30), 및 연소공기 공급부(40)를 포함하는 유해가스 저감장치(E)가 설치될 수 있다.

압축부(20)는 공기를 압축하여 고온 고압의 압축공기를 생성하는 것으로, 기체에 운동 에너지를 주어 압력을 상승시키는 터보형(turbo type) 압축기가 사용되거나, 용적을 감소시켜 압력을 상승시키는 용적형(screw type) 압축기 등이 사용될 수 있다. 압축부(20)에서 생성된 고온 고압의 압축공기는 흡기관(100)을 따라 이동하여 팽창부(30)로 유입된다. 이 때, 압축부(20)와 팽창부(30) 사이의 흡기관(100) 상에는 압축부(20)를 통과한 압축공기를 냉각시키는 냉각부(50)가 설치될 수 있다. 냉각부(50)는 압축공기를 냉각하여 온도를 일부 하강시킴과 동시에 압축공기에 포함된 수분을 제거할 수 있다. 냉각부(50)를 통과하여 냉각된 압축공기는 팽창부(30)로 유입된다.

팽창부(30)는 압축공기를 단열 팽창시켜 공기 중 적어도 일부를 액화시키는 것으로, 흡기관(100)을 통해 압축부(20)에 연결된다. 도면 상에는 팽창부(30)가 팽창 터빈 형태로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 팽창부(30)는 줄-톰슨 밸브(Jule-Thompson valve)와 같은 팽창 밸브 형태로 형성될 수도 있다. 팽창부(30)가 고온 고압의 압축공기를 단열 팽창시킴으로써, 압축공기의 온도가 급감하여 공기 중 적어도 일부가 액화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 압축부(20)를 통과한 압축공기는 냉각부(50)에 의해 일부 냉각된 상태이므로, 팽창부(30)에서 원활하게 액화될 수 있다.

이 때, 팽창부(30)는 압축공기가 팽창하여 질소의 비등점(-196℃)과 산소의 비등점(-183℃) 사이의 온도가 되도록 조절할 수 있다. 팽창부(30)가 압축공기의 온도를 질소의 비등점과 산소의 비등점 사이가 되도록 조절함으로써, 상대적으로 비등점이 높은 산소는 액화되어 액체 상태로 상변화(相變化)하고, 상대적으로 비등점이 낮은 질소는 기체 상태로 유지될 수 있다. 즉, 공기는 액체산소와 기체질소를 포함할 수 있다. 한편, 압축공기는 전술한 바와 같이, 냉각부(50)에 의해 수분이 미리 제거된 상태이므로, 팽창부(30)에 의해 온도가 급감하더라도 결빙 등이 발생하지 않는다. 팽창부(30)를 통과하여 적어도 일부가 액화된 공기는 연소공기 공급부(40)로 유입된다.

연소공기 공급부(40)는 흡기관(100)을 통해 팽창부(30)에 연결되며, 액화된 공기를 분리하여 연소기관(10)의 흡기관(100)으로 공급되는 연소용 공기의 산소 및 질소의 농도비를 조절할 수 있다. 여기서, 연소용 공기라 함은, 공기 중 산소의 농도가 상대적으로 낮고, 질소의 농도가 상대적으로 높은 공기로, 예를 들어, 공기 중 산소의 농도가 15~20 vol%이고, 질소의 농도가 78~85 vol%인 공기를 의미할 수 있다. 연소공기 공급부(40)가 액화된 공기를 분리하여 연소용 공기의 산소 및 질소의 농도비를 조절함으로써, 산소 농도가 낮은 연소용 공기가 연소기관(10)으로 공급되어 연소기관(10)의 연소온도가 낮춰질 수 있으며, 이로 인해, 질소산화물의 발생량이 줄어들 수 있다.

연소공기 공급부(40)는 팽창부(30)를 통과한 공기 중 액화된 공기를 분리하는 기액분리기(41)를 포함하며, 기액분리기(41)는 공기 중 액체산소를 분리할 수 있다. 즉, 기액분리기(41)로 유입된 액체산소와 기체질소는 비중 차에 의해 중력 분리되어, 액체산소는 기액분리기(41)의 하부에 연결된 배출관(42)을 통해 기액분리기(41) 외부로 배출되고, 기체질소를 포함하는 연소용 공기는 기액분리기(41)의 상부에 연결된 흡기관(100)을 통해 연소기관(10)으로 공급될 수 있다. 이 때, 기액분리기(41)의 하부와 상부에 각각 연결된 배출관(42)과 흡기관(100) 상에는 액체산소와 연소용 공기의 유동을 제어하는 제어밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 또한, 기액분리기(41) 내부에는 응축기(43)가 마련되어 공기에 포함된 산소를 추가로 액화시킬 수 있다.

그러나, 기액분리기(41) 내부에 응축기(43)가 마련되는 것으로 한정될 것은 아니며, 설계 또는 운전조건에 따라 응축기(43)는 생략될 수도 있다. 또한, 기액분리기(41)에 유입된 액체산소와 기체질소가 비중 차에 의해 중력 분리되는 것으로 한정될 것은 아니며, 액체산소와 기체질소를 분리할 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다. 예를 들어, 기액분리기(41)는 원심력을 이용하여 액체산소와 기체질소를 분리할 수도 있다.

한편, 연소공기 공급부(40)와 연소기관(10) 사이의 흡기관(100) 상에는 가열유닛(60)이 설치될 수 있다. 가열유닛(60)은 연소공기 공급부(40)로부터 배출된 연소용 공기를 연소하기에 적합한 온도 및 압력으로 가온 및 가압한다.

이하, 도 2를 참조하여, 동력발생장치(1)의 동작에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 동력발생장치의 동작 과정을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생장치(1)는 심냉 분리법을 이용하여 흡기관(100)으로 유입되는 공기에 포함된 산소의 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 비교적 장치 구성이 간단하여 제어가 용이하고, 운전 및 유지를 위한 비용이 적게 들어가 비용 대비 질소산화물의 제거 효과가 현저하다. 또한, 운전 과정에서 유독한 화학물질을 사용하지 않으며, 슬러지와 같은 부산물이 발생하지 않는 특징이 있다.

연소기관(10)은 일 측에 흡기관(100)과 배기관(200)이 형성되며, 흡기관(100) 상에는 공기의 유동 방향을 따라 압축부(20)와, 냉각부(50)와, 팽창부(30)와, 연소공기 공급부(40), 및 가열유닛(60)이 순차적으로 설치된다.

도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 흡기관(100)을 통해 유입된 공기는 압축부(20)를 통과하여 고온 고압의 압축공기가 되며, 고온 고압의 압축공기는 압축부(20)의 후방에 배치된 냉각부(50)에서 일부 냉각된 후 팽창부(30)로 유입된다. 팽창부(30)는 압축공기를 단열팽창시켜 압축공기의 온도가 질소의 비등점과 산소의 비등점 사이가 되도록 조절하므로, 공기에 포함된 산소는 액화되어 액체 상태가 되고, 질소는 기체 상태로 유지된다.

팽창부(30)를 통과한 액체산소와 기체질소를 포함하는 공기는 흡기관(100)을 통해 연소공기 공급부(40)로 공급되며, 연소공기 공급부(40)는 기액분리기(41)로 형성되어 액체산소와 기체질소를 분리한다. 기액분리기(41) 내부에는 응축기(43)가 마련되므로, 공기에 포함된 산소가 추가로 액화될 수 있다. 액체산소는 기액분리기(41)의 하부에 연결된 배출관(42)을 통해 외부로 배출되며, 기체질소를 포함하는 연소용 공기는 기액분리기(41)의 상부에 연결된 흡기관(100)을 통해 연소기관(10)으로 공급된다. 연소공기 공급부(40)와 연소기관(10) 사이에는 가열유닛(60)이 배치되므로, 연소용 공기는 연소하기에 적합한 온도 및 압력으로 가온 및 가압된 후 연소기관(10)에 유입될 수 있다.

산소가 제거되어 산소 농도가 낮고 질소 농도가 높은 연소용 공기가 연소기관(10)으로 공급됨으로써, 연소온도가 낮아져 질소산화물의 발생량이 줄어들 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1a)에 관하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1a)는 연소공기 공급부(40)가 액화된 공기 중 일부를 재기화하여 기체 상태의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 재기화부(44)를 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1a)는 연소공기 공급부(40)가 액화된 공기 중 일부를 재기화하여 기체 상태의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 재기화부(44)를 더 포함하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.

연소공기 공급부(40)는 팽창부(30)를 통과한 액화된 공기 중 일부를 재기화하여 기체 상태의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 재기화부(44)를 더 포함하며, 재기화부(44)는 기액분리기(41)에 저장된 액체산소를 기체산소로 재기화할 수 있다. 팽창부(30)에서 기준치 이상으로 공기 중에 포함된 산소가 액화된 경우, 즉, 다량의 액체산소가 생성된 경우, 연소용 공기 내 기체산소가 부족하여 연소가 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 재기화부(44)가 액체산소 중 일부를 기체산소로 재기화함으로써, 연소에 적합한 기체질소와 기체산소의 농도비를 갖는 연소용 공기를 공급할 수 있으며, 이로 인해, 연소기관(10)의 연소효율이 향상될 수 있다.

그러나, 재기화부(44)가 액체산소를 기체산소로 재기화하는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 질소가 액화된 경우, 액체질소를 기체질소로 재기화할 수도 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1b)에 관하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1b)는 압축부(20)가 연소기관(10)의 배기가스를 동력으로 공기를 과급하는 과급유닛을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1b)는 압축부(20)가 연소기관(10)의 배기가스를 동력으로 공기를 과급하는 과급유닛을 포함하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.

압축부(20)는 연소기관(10)의 배기가스를 동력으로 공기를 과급하는 과급유닛을 포함한다. 과급유닛은 터보차저(turbo charger) 형태로 형성되어, 배기관(200) 상에 설치되어 배기가스의 유동에너지로 구동되는 터빈과, 흡기관(100) 상에 배치되되 터빈과 축(shaft)으로 연결되어 공기를 압축하는 압축기를 포함할 수 있다. 압축부(20)가 배기가스를 동력으로 공기를 과급하는 과급유닛을 포함함으로써, 별도의 동력원을 공급받지 않더라도 공기를 압축하여 압축공기를 생성할 수 있으며, 이로 인해, 효율적으로 장치를 운용할 수 있다.

그러나, 과급유닛이 연소기관(10)의 배기가스의 압력으로 구동하는 터보차저(turbo charger)로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 과급유닛은 연소기관(10)의 동력을 직접 사용하거나 별도의 동력원을 이용하는 수퍼차저(super charger)로 형성될 수도 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1c)에 관하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1c)는 외기공급관(70)과 공기조절부(80)를 더 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력발생장치(1c)는 외기공급관(70)과 공기조절부(80)를 더 포함하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.

외기공급관(70)은 흡기관(100) 내부로 외부의 공기를 직접 공급하는 것으로, 흡기관(100)의 일 측에 연결되어 내부가 흡기관(100)과 연통될 수 있다. 흡기관(100)의 일 측에 외기공급관(70)이 연결됨으로써, 연소기관(10)에는 산소 및 질소의 농도비가 조절되지 않은 외부 공기와, 산소 및 질소의 농도비가 78~85 : 15~20으로 조절된 연소용 공기가 함께 유입될 수 있다. 이 때, 흡기관(100)과 외기공급관(70) 상에는 공기조절부(80)가 설치될 수 있으며, 공기조절부(80)는 외기공급관(70)을 통해 공급되는 외부 공기와 연소공기 공급부(40)를 통해 공급되는 연소용 공기를 적당한 비율로 혼합하여 흡기관(100)으로 공급할 수 있다. 외부 공기와 연소용 공기를 적정 비율로 혼합하여 공급함으로써, 연소기관(10)에 산소 농도가 낮은 공기를 공급하면서도 유해가스 저감장치(E)의 운용에 따른 비용을 절감할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1, 1a, 1b, 1c: 동력발생장치 10: 연소기관
20: 압축부 30: 팽창부
40: 연소공기 공급부 41: 기액분리기
42: 배출관 43: 응축기
44: 재기화부 50: 냉각부
60: 가열유닛 70: 외기공급관
80: 공기조절부
100: 흡기관 200: 배기관
E: 유해가스 저감장치

Claims

연소기관;
공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축부;
상기 압축부에 연결되어 상기 압축공기를 단열 팽창시켜 상기 공기 중 적어도 일부를 액화시키는 팽창부; 및
상기 팽창부에 연결되어 액화된 공기를 분리하여 상기 연소기관의 흡기관으로 공급되는 연소용 공기의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 연소공기 공급부를 포함하는 동력발생장치.
제1 항에 있어서, 상기 연소공기 공급부는,
상기 팽창부를 통과한 상기 공기 중 상기 액화된 공기를 분리하는 기액분리기를 포함하는 동력발생장치.
제2 항에 있어서, 상기 기액분리기는 액체산소를 분리하는 동력발생장치.
제2 항에 있어서, 상기 연소공기 공급부는,
상기 액화된 공기 중 일부를 재기화하여 기체 상태의 산소 및 질소의 농도비를 조절하는 재기화부를 포함하는 동력발생장치.
제1 항에 있어서, 상기 팽창부는 상기 압축공기가 팽창하여 질소의 비등점과 산소의 비등점 사이의 온도가 되도록 조절하는 동력발생장치.
제1 항에 있어서, 상기 압축부와 상기 팽창부 사이에 위치하여 상기 압축부를 통과한 상기 압축공기를 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 동력발생장치.
제1 항에 있어서, 상기 압축부는 상기 연소기관의 배기가스를 동력으로 상기 공기를 과급하는 과급유닛을 포함하는 동력발생장치.
제1 항에 있어서, 상기 흡기관 내부로 외부의 공기를 직접 공급하는 외기 공급관과,
상기 외기공급관을 통해 공급되는 공기와 상기 연소공기 공급부를 통해 공급되는 상기 연소용 공기를 혼합하여 상기 흡기관으로 공급하는 공기조절부를 더 포함하는 동력발생장치.