KR20170113955A - 차량용 연료 개질기 - Google Patents

Abstract

본 발명 차량용 연료 개질기는 엔진의 배기가스가 통과할 수 있도록 일단에 유입구를 구비하고 타단에 유출구를 구비한 하우징과; 상기 하우징의 유입구와 유출구 사이에 배기가스가 통과하면서 개질되도록 구비되는 개질촉매와; 상기 유입구와 상기 개질촉매 사이에 유체의 혼합을 도모하기 위한 공간으로 이루어진 믹싱챔버와; 상기 믹싱챔버에 상기 엔진에 공급되는 것과 동종의 연료를 분사할 수 있도록 구비된 연료인젝터를 포함하여 구성된다.

Description

차량용 연료 개질기{FUEL REFORMER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 연료 개질기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재되는 엔진에 공급되는 연료를 개질할 수 있도록 하는 연료개질기의 구조에 관한 기술이다.

수소(H2)는 가솔린에 비해 화염 전파 속도가 매우 빠르고, 저위 발열량이 높아서, 가솔린에 수소를 섞어서 연소시키게 되면, 엔진의 압축비를 높일 때 발생할 수 있는 노킹의 문제나 연소 불안정의 문제를 상당부분 해결할 수 있어서, 엔진의 연비를 향상시킬 수 있는 기술적 기초를 확보할 수 있다.

따라서, 엔진에 가솔린과 함께 수소를 공급하기 위한 기술이 필요한데, 별도로 수소 탱크를 차량에 탑재하는 것은 별도의 공간과 장치가 필요하고, 무엇보다 연료 이외에 수소를 외부로부터 차량에 계속적으로 공급해야 하는 문제가 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2003-0082762 A

본 발명은 컴팩트한 구성으로 차량의 엔진룸에 엔진과 함께 탑재되어, 엔진으로 공급되는 연료의 일부를 개질하여 차량 외부로부터 수소를 공급받지 않고도 수소를 엔진으로 계속 공급할 수 있도록 함으로써, 비교적 저렴하고 간단한 구성으로 엔진의 연소성능을 극대화할 수 있도록 하는 차량 엔진용 연료개질기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 연료 개질기는,

엔진의 배기가스가 통과할 수 있도록 일단에 유입구를 구비하고 타단에 유출구를 구비한 하우징과;

상기 하우징의 유입구와 유출구 사이에 배기가스가 통과하면서 개질되도록 구비되는 개질촉매와;

상기 유입구와 상기 개질촉매 사이에 유체의 혼합을 도모하기 위한 공간으로 이루어진 믹싱챔버와;

상기 믹싱챔버에 상기 엔진에 공급되는 것과 동종의 연료를 분사할 수 있도록 구비된 연료인젝터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 상기 유입구가 연결된 일단과 상기 유출구가 연결된 타단 사이가 길게 원통을 이루는 실린더 형상으로 형성되고;

상기 개질촉매는 상기 하우징과 동일한 방향으로 상기 하우징 내에 배치된 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

상기 믹싱챔버는 상기 개질촉매의 외경보다 큰 내경을 가진 원통형 공간으로 형성되고;

상기 믹싱챔버가 상기 개질촉매와 만나는 부분에서는 믹싱챔버의 내경이 점진적으로 감소되어 상기 개질촉매의 외경보다 작아지는 구조로 할 수 있다.

상기 믹싱챔버는 상기 개질촉매가 위치한 공간과 연속되게 상기 개질촉매 상류에 구비된 공간으로 이루어지고;

상기 연료인젝터는 상기 믹싱챔버를 중심으로 상기 개질촉매의 반대쪽으로부터 연료를 믹싱챔버로 분사할 수 있도록 설치될 수 있다.

상기 유입구를 통한 배기가스의 상기 믹싱챔버 입사각과 상기 연료인젝터에 의한 상기 믹싱챔버의 연료분사각은 서로 예각을 이루도록 구성될 수 있다.

상기 개질촉매는 Steam Reforming 또는 Partial Oxidation 중 적어도 하나 이상의 반응이 가능한 촉매인 것이 바람직하다.

본 발명은 컴팩트한 구성으로 차량의 엔진룸에 엔진과 함께 탑재되어, 엔진으로 공급되는 연료의 일부를 개질하여 차량 외부로부터 수소를 공급받지 않고도 수소를 엔진으로 계속 공급할 수 있도록 함으로써, 비교적 저렴하고 간단한 구성으로 엔진의 연소성능을 극대화할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 연료 개질기의 구조를 설명한 도면,
도 2는 도 1의 차량용 연료 개질기가 엔진에 장착되는 일 예를 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량용 연료 개질기(1)의 실시예는, 엔진의 배기가스가 통과할 수 있도록 일단에 유입구(IN)를 구비하고 타단에 유출구(OUT)를 구비한 하우징(H)과; 상기 하우징(H)의 유입구(IN)와 유출구(OUT) 사이에 배기가스가 통과하면서 개질되도록 구비되는 개질촉매(C)와; 상기 유입구(IN)와 상기 개질촉매(C) 사이에 유체의 혼합을 도모하기 위한 공간으로 이루어진 믹싱챔버(MC)와; 상기 믹싱챔버(MC)에 상기 엔진에 공급되는 것과 동종의 연료를 분사할 수 있도록 구비된 연료인젝터(FI)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 하우징(H)의 유입구(IN)를 통해 배기가스를 공급함과 아울러 상기 연료인젝터(FI)로 연료를 상기 믹싱챔버(MC)에 분사하면, 상기 배기가스와 연료가 혼합되어 상기 개질촉매(C)를 통과하면서 개질되어 연료가 수소 성분으로 변화된 후, 엔진의 연소실로 공급될 수 있도록 하는 것이다.

본 실시예에서, 상기 하우징(H)은 상기 유입구(IN)가 연결된 일단과 상기 유출구(OUT)가 연결된 타단 사이가 길게 원통을 이루는 실린더 형상으로 형성되고, 상기 개질촉매(C)는 상기 하우징(H)과 동일한 방향으로 상기 하우징(H) 내에 배치된 원기둥 형상으로 형성된 구조이다.

따라서, 상기 유입구(IN)로 유입된 배기가스는 전체적으로 원통형상을 이루는 상기 하우징(H) 내부의 공간을 자연스럽게 흘러 가면서 개질이 이루어지게 되어, 가급적 배기가스 및 연료의 흐름에 저항이 최소화되게 된다.

본 실시예에서, 상기 믹싱챔버(MC)는 상기 개질촉매(C)의 외경 A보다 큰 내경 B을 가진 원통형 공간으로 형성되고, 상기 믹싱챔버(MC)가 상기 개질촉매(C)와 만나는 부분에서는 믹싱챔버(MC)의 내경이 점진적으로 감소되어 상기 개질촉매(C)의 외경보다 작아지는 구조이다.

따라서, 상기 개질촉매(C)가 상기 하우징(H) 내에서 상기 믹싱챔버(MC)로 이동하지 않고 자체적으로 고정되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 믹싱챔버(MC)는 상기 개질촉매(C)가 위치한 공간과 연속되게 상기 개질촉매(C) 상류에 구비된 공간으로 이루어지고, 상기 연료인젝터(FI)는 상기 믹싱챔버(MC)를 중심으로 상기 개질촉매(C)의 반대쪽으로부터 연료를 믹싱챔버(MC)로 분사할 수 있도록 설치된다.

상기 유입구(IN)를 통한 배기가스의 상기 믹싱챔버(MC) 입사각과 상기 연료인젝터(FI)에 의한 상기 믹싱챔버(MC)의 연료분사각은 서로 예각 α을 이루도록 배치된다.

따라서, 상기 유입구(IN)를 통해 믹싱챔버(MC)로 공급된 배기가스와 상기 연료인젝터(FI)에서 분사된 연료는 상기 믹싱챔버(MC)에서 자연스럽게 혼합되면서 상기 개질촉매(C)로 유입되어 개질된 후 상기 유출구(OUT)로 빠져나가게 된다.

상기 개질촉매(C)는 Steam Reforming 또는 Partial Oxidation 중 적어도 하나 이상의 반응이 가능한 촉매로 이루어진다.

상기 Steam Reforming은 CmHn + H2O -> H2 + CO, (여기서m 및 n은 자연수)로 표시되는 반응으로서, 연료성분 CmHn이 수증기 H2O와 만나서 수소 H2로 개질되는 반응이다.

상기 Partial Oxidation은 CmHn + O2 -> H2 + CO, (여기서m 및 n은 자연수)로 표시되는 반응으로서, 연료성분 CmHn이 산소 O2와 만나서 수소 H2로 개질되는 반응을 말한다.

도 2는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 차량용 연료 개질기(1)가 엔진에 적용된 상태를 예시한 것으로서, 상기한 바와 같은 연료 개질기(1)가 엔진(E)의 배기계(ES)로부터 배기가스를 전달받음과 아울러 연료탱크(FT)로부터 엔진(E)의 인젝터 등과 같은 연료공급장치(PS)로 공급되는 연료를 함께 공급받아서 개질한 후, 엔진(E)의 흡기계(IS)로 제공하는 상태를 나타낸 것으로서, 상기한 바와 같이 수소로 개질된 연료를 엔진(E)으로 공급할 수 있게 함에 따라, 엔진의 압축비 향상 등과 같은 개선으로 엔진의 연비를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 개질기
IN; 유입구
OUT; 유출구
H; 하우징
C; 개질촉매
MC; 믹싱챔버
FI; 연료인젝터
E; 엔진
ES; 배기계
PS; 연료공급장치
IS; 흡기계
FT; 연료탱크

Claims (6)

1. 엔진의 배기가스가 통과할 수 있도록 일단에 유입구를 구비하고 타단에 유출구를 구비한 하우징과;
   상기 하우징의 유입구와 유출구 사이에 배기가스가 통과하면서 개질되도록 구비되는 개질촉매와;
   상기 유입구와 상기 개질촉매 사이에 유체의 혼합을 도모하기 위한 공간으로 이루어진 믹싱챔버와;
   상기 믹싱챔버에 상기 엔진에 공급되는 것과 동종의 연료를 분사할 수 있도록 구비된 연료인젝터;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징은 상기 유입구가 연결된 일단과 상기 유출구가 연결된 타단 사이가 길게 원통을 이루는 실린더 형상으로 형성되고;
   상기 개질촉매는 상기 하우징과 동일한 방향으로 상기 하우징 내에 배치된 원기둥 형상으로 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 믹싱챔버는 상기 개질촉매의 외경보다 큰 내경을 가진 원통형 공간으로 형성되고;
   상기 믹싱챔버가 상기 개질촉매와 만나는 부분에서는 믹싱챔버의 내경이 점진적으로 감소되어 상기 개질촉매의 외경보다 작아지는 것
   을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 믹싱챔버는 상기 개질촉매가 위치한 공간과 연속되게 상기 개질촉매 상류에 구비된 공간으로 이루어지고;
   상기 연료인젝터는 상기 믹싱챔버를 중심으로 상기 개질촉매의 반대쪽으로부터 연료를 믹싱챔버로 분사할 수 있도록 설치된 것
   을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 유입구를 통한 배기가스의 상기 믹싱챔버 입사각과 상기 연료인젝터에 의한 상기 믹싱챔버의 연료분사각은 서로 예각을 이루는 것
   을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 개질촉매는 Steam Reforming 또는 Partial Oxidation 중 적어도 하나 이상의 반응이 가능한 촉매인 것
   을 특징으로 하는 차량용 연료 개질기.
   
   

Images