KR20200045582A - 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치 - Google Patents

자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치 Download PDF

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Abstract

개시되는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치는, 자동차의 배터리와 전기적으로 연결되며, 서로 다른 극성을 가지는 제1,2 전극; 내부에 전해액이 함유된 물이 공급되어 수용되며, 상기 제1,2 전극이 상기 물에 잠기어 배치되는 전해조; 상기 자동차의 배터리로부터 상기 제1,2 전극 사이에 공급되는 전압을 조절하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 조절하는 전류조절부; 상기 제1,2 전극에 의한 전기분해에 의해 발생되는 브라운가스(HHO GAS)를 상기 자동차의 엔진에 외기를 공급하는 흡기부로 안내하는 공급관로; 상기 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 배기관로에 구비되며, 상기 배기가스의 온도는 감지하는 배기온도감지부; 및 상기 배기온도감지부에 의해 감지된 온도가 설정된 기준온도로 유지되도록 상기 전류조절부를 제어하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치{Apparatus for reducing smoke and saving fuel of vehicle}
본 발명(Disclosure)은, 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에 관한 것으로서, 자동차의 흡기에 브라운가스를 혼합하여 공급하여 브라운가스의 임플로젼 현상에 의해 출력을 보충함으로써, 연료의 사용을 절감하고 동시에 매연을 발생을 저감시키는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
지금까지의 자동차 엔진은 연소용 공기를 흡입하여 어떻게 하면 연료와의 혼합을 잘 시켜 연소효율을 높일 수 있을까 하는 것이 관건이었고, 연구개발 또한 좋은 성과를 거두어 고급자동차를 개발하여 온 것이 사실이지만, 이제는 기술적 한계에 도달하여 더 이상의 연비향상을 기대할 수 없다고 해도 과언이 아닐 것이다.
공기 중에는 연소에 필요한 산소는 21% 밖에 없고 그 외 대부분은 질소를 포함하는 성분으로 연소에 는 도움을 주지 못하기 때문이다.
따라서, 공기만을 마시는 자동차 엔진의 한계를 극복하기 위해서 연소의 활력소인 브라운가스를 생성하여 엔진에 혼입하는 방법이 연구 개발되어 왔다.
여기서, 브라운가스란 물의 전기분해 방식에 의한 수소와 산소의 혼합가스를 말한다. 즉, 브라운가스는 수소와 산소가 화학당량비 2:1로 혼합되어 있는 것으로 물을 전기분해하여 얻을 수 있다.
종래의 상식으로는 산소와 수소가 혼합된 브라운가스를 엔진에 넣으면 위험하다고 생각할 수 있으나 브라운가스는 임플로전 현상에 의해 절대 안전한 가스이며 또한 수소와 산소가 자동차의 흡기장치에서 공기와 희석되어 들어가기 때문에 아무런 문제가 없다.
상기에 상술된 브라운가스의 장점을 이용한 자동차 연료절감장치로써 '자동차용 브라운가스 발생기(실용신안등록 제20-0281423호, 이하 '문헌 1')'가 제안되었다.
그러나, 일반적으로 자동차 엔진의 연소특성은 차종, 엔진 형식, 연식 등에 따라 수시로 변화되며, 이에 대응하여 엔진에서는 완전연소를 위해 요구되는 브라운가스량도 수시로 변화되는데, 문헌 1에서는 이에 대한 언급을 찾아볼 수 없다.
또한, 브라운가스는, 물을 전기분해하여 얻게 되는데, 겨울철과 같이 온도가 낮은 경우 물이 결빙되어 브라운가스의 생성이 불가능한 문제가 있다.
문헌 1에서는 이러한 점에 대해서도 제안된 것이 없다.
1. 한국실용신안등록 제20-0281423호
본 발명(Disclosure)은, 자동차의 흡기에 브라운가스를 혼합하여 공급하여 브라운가스의 임플로젼 현상에 의해 출력을 보충함으로써, 연료의 사용을 절감하고 동시에 매연을 발생을 저감시키는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치는, 자동차의 배터리와 전기적으로 연결되며, 서로 다른 극성을 가지는 제1,2 전극; 내부에 전해액이 함유된 물이 공급되어 수용되며, 상기 제1,2 전극이 상기 물에 잠기어 배치되는 전해조; 상기 자동차의 배터리로부터 상기 제1,2 전극 사이에 공급되는 전압을 조절하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 조절하는 전류조절부; 상기 제1,2 전극에 의한 전기분해에 의해 발생되는 브라운가스(HHO GAS)를 상기 자동차의 엔진에 외기를 공급하는 흡기부로 안내하는 공급관로; 상기 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 배기관로에 구비되며, 상기 배기가스의 온도는 감지하는 배기온도감지부; 및 상기 배기온도감지부에 의해 감지된 온도가 설정된 기준온도로 유지되도록 상기 전류조절부를 제어하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에서, 상기 전류조절부는, 설정된 주기 마다 상기 제1,2 전극의 극성을 상호 반대로 변경시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에서, 상기 제1,2 전극은, 각각 지름이 다른 원통형으로 구비되며, 동심원상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에서, 상기 제1,2 전극은, 티타늄(Ti) 재질로 구비되며, 상기 전해조를 덮는 아세탈 수지 재질로 구비되는 커버;에 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에서, 상기 전해조에 공급되는 물이 저장되는 물통; 상기 물통과 상기 전해조를 연통시키는 연통관로; 상기 연통관로에 구비되고 상기 물통으로부터 상기 전해조로 물의 공급 및 공급양을 조절하는 펌프; 및 상기 물통, 상기 전해조 및 상기 연통관로의 외면의 감싸도록 배치되고, 내부에 열선을 가지며, 외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 상기 열선을 통해 상기 물통, 상기 전해조 및 상기 연통관로에 열을 가하는 제1 결빙방지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치에서, 상기 전해조에 공급되는 물이 저장되는 물통; 상기 물통과 상기 전해조를 연통시키되, 두 개의 관로로 구비되는 순환관로; 상기 순환관로에 구비되고 상기 물통으로부터 상기 전해조로 물의 공급 및 공급양을 조절하는 펌프; 및 외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 상기 펌프를 가동하여 상기 물통, 상기 순환관로 및 상기 전해조 내부의 유동을 형성하는 제2 결빙방지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기분해에 의해 생성되는 브라운가스를 자동차 흡기부로 유입되는 대기 중의 공기와 혼합하여 엔진에 공급함으로서, 불완전 연소를 최소화하여 발생하는 매연을 저감하고, 엔진의 연소 효율을 높여 연비향상으로 화석연료(휘발류, 경유 등)의 사용량을 줄일 수 있다.
또한, 전극의 구조를 개선하여 구조가 간단하며, 주기적인 전극의 극성 교환을 통하여 전극의 내구성 확보가 가능하며, 차량의 상태(연식, 배기량, 차종 등)에 따라 전극에 인가되는 전류의 크기를 조절함으로써 브라운가스의 발생량을 조절하여 엔진에 무리가 가지 않도록 할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 2는, 도 1에서 전해조의 일 실시형태를 보인 도면.
도 3은, 도 1에서 전류조절부의 일 실시형태를 보인 도면.
도 4는, 도 1의 변형 예를 보인 도면.
도 5는, 도 1의 다른 변형 예를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치의 일 실시형태를 보인 도면, 도 2는, 도 1에서 전해조의 일 실시형태를 보인 도면, 도 3은, 도 1에서 전류조절부의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)는, 제1,2 전극(111,112), 전해조(120), 전류조절부(130), 공급관로(140), 배기온도감지부(150), 제어부(160)를 포함한다.
제1,2 전극(111,112)은, 자동차의 배터리(10)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받도록 구비된다. 여기서, 자동차의 배터리(10)는 자동차의 시동 및 라이트 점등 등을 위해 구비되는 12V 또는 24V의 배터리를 의미하나, 이에 한정되지 않고 이와 별도로 구비되는 보조배터리로서, 충전이 가능한 것을 포하한다.
제1,2 전극(111,112)은, 서로 다른 극성을 가지는 것으로 구비된다.
전해조(120)는, 내부에 전해액이 함유된 물이 공급되어 수용되는 일종의 통 형상으로 구비되며, 제1,2 전극(111,112)이 전해액이 포함된 물에 잠기어 배치된다.
이에 의해, 자동차의 배터리(10)로부터 공급되는 전원에 의해 제1,2 전극(111,112) 사이에 걸리는 전압에 의해 전해액이 포함된 물을 경유하여 전류가 형성되며, 이는 곧 물의 전기분해를 의미한다.
이에 의해, 본 실시형태의 특징인 브라운가스(HHO)가 생성된다.
한편, 본 실시형태에서, 전류조절부(130)는, 제1,2 전극(111,112)에 걸리는 전압을 조절하여 제1,2 전극(111,112) 사이에 형성되는 전류의 크기를 조절하는 구성이다. 부언하면 제1,2 전극(111,112) 사이의 전류에 의해 전기분해되어 생성되는 브라운가스의 양을 조절하는 구성이다.
이는, 자동차의 종류, 배기량, 자동차의 연식(엔진의 상태) 등과 같이 다양한 차량의 상태조건에 따라 적정한 브라운가스의 양을 달리하는데, 이를 개별적으로 설정하는 것이 불가능에 가깝기 때문에 피드백 제어를 통해 적정한 브라운가스의 양이 정해지도록 하기 위함이다.
공급관로(140)는, 제1,2 전극(111,112)에 의한 전기분해에 의해 발생되는 브라운가스(HHO GAS)를 자동차의 엔진에 외기(Air)를 공급하는 흡기부로 안내하는 구성이다.
공지의 자동차에 이미 설치되어 있는 것이 적용될 수 있다. 따라서 그와 관련된 기술은 통상의 기술자에 의해 본 명세서의 내용에 포섭되어 적용될 수 있다.
배기온도감지부(150)는, 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 지나는 배기관로(151)에 구비되며, 배기가스의 온도는 감지하는 구성이다.
이는, 전류조절부(130)에 의한 브라운가스의 피드백 제어를 위한 기준 값이 된다.
구체적으로, 브라운가스의 피드백 제어는, 전류조절부(130)와 함께 제어부(160)에 의해 구현되는데, 제어부(160)는, 배기온도감지부(150)에 의해 감지된 온도가 설정된 기준온도로 유지되도록 전류조절부(130)를 제어하여 제1,2 전극(111,112) 사이의 전류의 크기를 제어한다.
이는, 엔진으로 유입되는 브라운가스의 양이 많을수록 배기가스의 온도가 상승하는 점을 고려한 것이다.
이상에서 설명한 본 실시형태에 따르면, 제1,2 전극(111,112)에 의한 전기분해에 의해 전해조(120)로부터 발생되는 브라운가스를 자동차의 흡기부를 통해 대기중의 공기와 혼합된 상태로 자동차 엔진으로 유입되도록 함으로써, 연소효율을 증가시켜 대기로 배출되는 매연 즉 탄소화합물의 불완전 연소 시 발생하는 오염물질을 감소시키고 엔진출력을 높여 주어 자동차에 주 연료인 화석연료의 사로용량을 줄일 수 있게 된다.
이때, 제1,2 전극(111,112)에 공급되는 전류의 조절이 가능하도록 제어회로(도 3 참조)와 구동 프로그램(CPU)이 구비되며 제1,2 전극으로 인가되는 전원 케이블에 전류센서(도 3 참조)를 부착하여 전극에 인가되는 전류를 모니터링 하고 프로그램을 통하여 Target 전류를 설정하면 설정된 전류값 만큼 전극에 인가되도록 하여 브라운가스의 발생량 조절이 가능하게 된다. 따라서 차량의 상태 등에 따른 브라운가스의 양을 적정하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 실시형태에서, 전류조절부(130)는, 설정된 주기 마다 제1,2 전극(111,112)의 극성을 상호 반대로 변경시키는 것이 바람직하다.
이에 의하면, 전극의 수명과 전해 효율을 높일 수 있다.
제1,2 전극(111,112)에 인가되는 DC 전압의 극성 변환을 위하여 극성 교환용 릴레이(도 3 참조)가 구비되어 프로그램(CPU)에 의해 설정된 주기마다 자동으로 극성이 변환되도록 제어된다.
한편, 본 실시형태에서, 제1,2 전극(111,112)은, 각각 지름이 다른 원통형으로 구비되며, 동심원상으로 배치될 수 있다.
또한, 제1,2 전극(111,112)은, 티타늄(Ti) 재질로 구비되며, 전해조(120)를 덮는 아세탈 수지 재질로 구비되는 커버(121)에 고정되는 것이 바람직하다.
이에 의하면, 제1,2 전극(111,112)이 티타늄(Ti) 계열의 재질로 제작되므로, 전해조에서 전기분해 시 전극의 형상의 변화 및 부식이 되지 않도록 하며, 커버(121)는 아세탈 수지로 구비되므로, 전해조에 의한 부식을 방지함은 물론 제1,2 전극(111,112) 사이의 절연기능을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 실시형태에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)는, 전해조(120)에 물의 공급을 위해, 물통(170), 연통관로(180) 및 펌프(P)를 구비한다.
물통(170)은, 전해조(120)에 공급되는 물이 저장되는 구성이다.
연통관로(180)는, 물통(170)과 전해조(120)를 연통시켜 물이 전해조(120)로 공급되도록 하는 구성이다.
펌프(P)는, 연통관로(180)에 구비되고, 물통(170)으로부터 전해조(120)로 물의 공급 및 공급양(유량)을 조절하는 구성이다.
다음으로, 도 4는, 도 1의 변형 예를 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)는, 앞선 도 1에 개시된 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)와 대동소이하나, 물통(170), 연통관로(180) 및 전해조(120)의 결빙을 방지하는 제1 결빙방지유닛(290)을 구비하는 점에서 차이가 있다.
제1 결빙방지유닛(290)은, 물통(170), 전해조(120) 및 연통관로(180)의 외면의 감싸도록 배치되고, 내부에 열선을 가지며, 외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 열선을 통해 물통(170), 전해조(120) 및 연통관로(180)에 열을 가하는 구성이다.
이는 외기온도가 영하로 내려가는 경우 물이 결빙되어 브라운가스의 생성이 방해되는 것을 방지하기 위함이다.
여기서, 제1 결빙방지유닛(290)은, 자켓의 형태로 구비될 수 있으며, 열선의 발열을 위해 자동차의 배터리 또는 별도의 보조전원이 사용될 수 있다.
도 5는, 도 1의 다른 변형 예를 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)는, 앞선 도 1에 개시된 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치(100)와 대동소이하나, 물통(170)과 전해조(120)의 결빙을 방지하는 제2 결빙방지유닛(390)을 구비하는 점과, 연통관로(180)를 대신하여 두 개의 순환관로(381,382)가 구비되는 점에서 차이가 있다.
제2 결빙방지유닛(390)은, 외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 펌프(P)를 가동하여 물통(170), 순환관로(381,382) 및 전해조(120) 내부의 유동을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 두 개의 순환관로(381,382) 각각에 펌프(P)가 구비되며, 두 개의 순환관로(381,382) 중 어느 하나는 물통(170)에서 전해조(120)로 물의 유동이 이루어지며, 다른 하나는 전해조(120)에서 물통(170)으로 이루어진다.

Claims (6)

  1. 자동차의 배터리와 전기적으로 연결되며, 서로 다른 극성을 가지는 제1,2 전극;
    내부에 전해액이 함유된 물이 공급되어 수용되며, 상기 제1,2 전극이 상기 물에 잠기어 배치되는 전해조;
    상기 자동차의 배터리로부터 상기 제1,2 전극 사이에 공급되는 전압을 조절하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 조절하는 전류조절부;
    상기 제1,2 전극에 의한 전기분해에 의해 발생되는 브라운가스(HHO GAS)를 상기 자동차의 엔진에 외기를 공급하는 흡기부로 안내하는 공급관로;
    상기 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 지나는 배기관로에 구비되며, 상기 배기가스의 온도는 감지하는 배기온도감지부; 및
    상기 배기온도감지부에 의해 감지된 온도가 설정된 기준온도로 유지되도록 상기 전류조절부를 제어하여 상기 제1,2 전극 사이의 전류의 크기를 제어하는 제어부;를 포함하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류조절부는, 설정된 주기 마다 상기 제1,2 전극의 극성을 상호 반대로 변경시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2 전극은, 각각 지름이 다른 원통형으로 구비되며, 동심원상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1,2 전극은, 티타늄(Ti) 재질로 구비되며, 상기 전해조를 덮는 아세탈 수지 재질로 구비되는 커버;에 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해조에 공급되는 물이 저장되는 물통;
    상기 물통과 상기 전해조를 연통시키는 연통관로;
    상기 연통관로에 구비되고 상기 물통으로부터 상기 전해조로 물의 공급 및 공급양을 조절하는 펌프; 및
    상기 물통, 상기 전해조 및 상기 연통관로의 외면의 감싸도록 배치되고, 내부에 열선을 가지며, 외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 상기 열선을 통해 상기 물통, 상기 전해조 및 상기 연통관로에 열을 가하는 제1 결빙방지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해조에 공급되는 물이 저장되는 물통;
    상기 물통과 상기 전해조를 연통시키되, 두 개의 관로로 구비되는 순환관로;
    상기 순환관로에 구비되고 상기 물통으로부터 상기 전해조로 물의 공급 및 공급양을 조절하는 펌프; 및
    외기 온도가 설정된 온도와 같거나 낮은 경우 상기 펌프를 가동하여 상기 물통, 상기 순환관로 및 상기 전해조 내부의 유동을 형성하는 제2 결빙방지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 매연 감소 및 연료 절감 장치.


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