KR20200106284A - 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치 - Google Patents

볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것으로서, 엔진에서 배출되는 배기가스를 볼텍스튜브장치를 통해 고온공기와 저온공기를 분리하며, 이들 중 선택된 공기온도에 CO2 또는 H2O를 분리배출하여 엔진의 성능을 향상시키고 배출가스를 저감시킬 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것이다.

Description

볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치{EXHAUST GAS COLLECTION SYSTEM USING VORTEX TUBE}
본 발명은 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것으로서, 엔진에서 배출되는 배기가스를 볼텍스튜브장치를 통해 고온공기와 저온공기를 분리하며, 이들 중 선택된 공기온도에 CO2 또는 H2O를 분리배출하여 엔진의 성능을 향상시키고 배출가스를 저감시킬 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 엔진은 연료와 공기를 혼합하여 실린더실에서 연소됨으로써 동력을 발생시키고, 이때 연소된 배기가스는 배기계통을 통해 외부로 배출된다.
이러한 배기가스는 질소산화물, 일산화탄소 등과 같은 유해물질을 제거하기 위하여 배기가스 재순환시스템(EGR) 등을 사용하고 있다.
하지만, 배기가스 재순환시스템을 이용한 엔진은 재순환시스템의 냉각을 위한 엔진냉각수가 소비되고, 배관, EGR쿨러 등의 구성요소가 소요됨에 따라 차량의 중량이 증가하고, 차량 내의 설치공간을 많이 차지하며, 공기 저항의 증가로 인해 차량의 주행성능을 저감시키는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자의 종래기술로 인터쿨러 및 이지알 쿨러 대체용 볼텍스튜브가 장착된 엔진시스템을 선출원한 바 있다.
이러한 종래기술은 볼텍스튜브로 유입되는 재순환배지가스가 볼텍스튜브 내로 유입되는 도중에 압력손실 내지 열손실을 최소화시켜야 할 필요가 있고, 볼텍스튜브내로 유입되는 재순환가스의 압력손실 내지 열손실이 큰 경우 볼텍스튜브를 통한 재순환가스의 에너지 분리 내지 물질분리 효율이 저감될 뿐만 아니라 매연물질의 여과효율을 극히 저하되는 문제가 있다.
또한, 볼텍스튜브장치를 이용한 배출가스재순환 엔진시스템은, 볼텍스튜브에 의해 분리된 저온가스가 엔진의 흡기매니폴드측으로 재순환되는 공급량 즉, 배기가스의 재순환율(EGR율)을 능동적으로 제어하지 못할 경우 엔진의 연소효율 내지 출력성능을 저하시킬 수 있다.
한국등록특허 제10-0793981호(2008.01.04.) 한국등록특허 제10-0759516호(2007.09.11.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스를 압축하며, 압축된 배기가스를 볼텍스튜브 내에서 와류에 의해 저온공기와 고온공기로 분리할 때 이산화탄소가 혼합되어 별도로 포집할 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 볼텍스튜브 내에서 저온공기와 고온공기의 유량비를 조절하여 이산화탄소의 배출을 조절할 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 저온공기 또는 고온공기의 중 어느 하나에 이산화탄소가 혼합되어 배출할 수 있어 다양한 환경, 조건 등에 따라 제어할 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배출된 고온공기와 외부공기의 온도차를 통해 전기를 생산할 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진에서 배출되는 배기가스를 흡입하여 압축공기로 배출하는 공기압축부, 상기 공기압축부에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리하며, 유량비를 조절하여 탄산가스를 저온공기 또는 고온공기로 배출하는 스로틀밸브가 구비된 볼텍스튜브; 상기 볼텍스튜브의 저온배출구에서 배출되는 저온공기를 배출하는 저온공급관과, 상기 볼텍스튜브의 고온배출구에서 배출되는 고온공기를 배출하는 고온공급관이 형성된 공기공급관; 상기 공기공급관의 저온공기 또는 고온공기에 함유된 탄산가스를 포집하는 포집챔버;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 볼텍스튜브에서 발생된 응축수는 저온공기 또는 고온공기과 함께 상기 공기공급관으로 배출되며, 상기 공기공급관으로 배출된 응축수를 포집하는 응축수챔버가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 볼텍스튜브는 수직으로 배치되며, 상기 고온배출구 부분에 상기 스로틀밸브가 위치하며, 하부에는 상기 응축수챔버가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 볼텍스튜브에서 배출되는 고온공기 및 외부공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부와, 상기 열전반도체부에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 공기압축부에 전기를 공급하는 축전지가 더 포함되는 것이 바람직하다.
상기 열전반도체부는, 상기 고온공급관에 결합되며, 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자와, 외부공기를 선택적으로 상기 열전소자로 공급하는 외기유입관으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 공기압축부, 스로틀밸브, 공기공급관 및 포집챔버를 제어하는 컨트롤박스가 포함되되, 상기 컨트롤박스는, 상기 공기압축부, 상기 볼텍스튜브, 상기 공기공급관 및 상기 포집챔버에 개별적으로 설치되어 압력을 측정하는 압력센서와, 온도를 측정하는 온도센서가 구비된 측정부와, 상기 공기압축부, 상기 볼텍스튜브 및 상기 스로틀밸브를 설정하는 설정부와, 상기 설정부에 설정된 데이터와 상기 측정부에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부, 상기 스로틀밸브, 상기 공기공급관 및 상기 포집챔버를 제어하는 제어부로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 따르면, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스를 압축하며, 압축된 배기가스를 볼텍스튜브 내에서 와류에 의해 저온공기와 고온공기로 분리할 때 이산화탄소가 혼합되어 별도로 포집할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 볼텍스튜브 내에서 스로틀밸브를 통해 저온공기와 고온공기의 유량비를 조절하여 이산화탄소의 배출방향을 조절할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 저온공기 또는 고온공기의 중 어느 하나에 이산화탄소가 혼합되어 배출할 수 있어 다양한 환경, 조건 등에 따라 제어할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면 배출된 고온공기와 외부공기의 온도차를 통해 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 볼텍스튜브를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 컨트롤박스의 제어상태를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 배출시스템의 제1실시예를 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 배출시스템의 제2실시예를 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 배출시스템의 제3실시예를 도시한 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 배출시스템의 제4실시예를 도시한 개략도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치를 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 볼텍스튜브를 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 컨트롤박스의 제어상태를 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 배출시스템의 제1실시예를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 배출시스템의 제2실시예를 도시한 개략도이며, 도 6은 본 발명에 따른 배출시스템의 제3실시예를 도시한 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 배출시스템의 제4실시예를 도시한 개략도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명은 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것으로서, 엔진에서 배출되는 배기가스를 볼텍스튜브장치를 통해 고온공기와 저온공기를 분리하며, 이들 중 선택된 공기온도에 CO2 또는 H2O를 분리배출하여 엔진의 성능을 향상시키고 배출가스를 저감시킬 수 있는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스를 흡입하여 압축한 압축공기를 저온공기와 고온공기로 분리하며, 유량비를 조절하여 저온공기 또는 고온공기에 함유된 탄산가스를 포집할 수 있도록 공기압축부(10), 볼텍스튜브(20), 공기공급관(30) 및 포집챔버(40)로 구성된다.
상기 공기압축부(10)는 엔진(100)에서 배출되는 배기가스를 흡입하여 압축공기로 배출한다.
여기서 상기 엔진(100)은 배기매니폴드 및 배기관에서 배기가스를 배출하여 상기 공기압축부(10)로 공급한다.
상기 볼텍스튜브(20)는 상기 공기압축부(10)에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리하며, 유량비를 조절하여 탄산가스를 저온공기 또는 고온공기로 배출하는 스로틀밸브(21)가 구비된다.
상기 공기공급관(30)은 상기 볼텍스튜브(20)의 저온배출구(22)에서 배출되는 저온공기를 배출하는 저온공급관(31)과, 상기 볼텍스튜브(20)의 고온배출구(23)에서 배출되는 고온공기를 배출하는 고온공급관(32)이 형성된다.
상기 포집챔버(40)는 상기 공기공급관(30)의 저온공기 또는 고온공기에 함유된 탄산가스를 포집한다.
여기서 상기 포집챔버(40)는 탄산가스를 포집하며, 이외의 기체를 외부로 선택적으로 배출할 수 있도록 구성된다.
그리고 상기 저온공급관(31) 및 상기 고온공급관(32)은 탄소가스가 혼합된 저온공기 또는 고온공기는 상기 포집챔버(40)로 유입되고, 탄소가스가 혼합되지 않은 저온공기 또는 고온공기는 외부로 배출한다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)는 유입된 압축공기에 와류를 발생시켜, 한쪽 방향으로는 저온공기를 다른쪽 방향으로는 고온공기를 배출하는 통상적인 장치로써, 내부에 볼텍스제네레이터가 구비되어 구성된다.
즉, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서 와류를 발생시켜 저온공기는 상기 저온배출구(22)로 고온공기는 상기 고온배출구(23)를 통해 배출하며, 상기 스로틀밸브(21)에서 유량비의 제어하여 탄산가스의 배출방향을 저온공기 또는 고온공기로 조절한다.
여기서 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에 온도분리특성에 의해 탄산가스 배출시 H2O는 응축이 발생하여 응축수가 생성된다.
따라서 상기 볼텍스튜브(20)에서 발생된 응축수는 저온공기 또는 고온공기과 함께 상기 공기공급관(30)으로 배출되며, 상기 공기공급관(30)으로 배출된 응축수를 포집하는 응축수챔버(50)가 형성된다.
그리고 상기 볼텍스튜브(20)는 수직으로 배치되며, 상기 고온배출구(23) 또는 고온공급관(32) 중 어느 한공에 위치하여 유량비를 조절할 수 있도록 상기 스로틀밸브(21)를 설치한다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서 생성되는 응축수를 하부로 배출하며, 상기 응축수챔버(50)는 상기 공기공급관(30)의 하부에 배치하여 응축수를 포집한다.
이와 같이 상기 엔진(100)에서 배출된 배기가스는 상기 공기압축부(10)로 유입되어 압축공기로 압축한 후 상기 볼텍스튜브(20)로 공급하며, 상기 볼텍스튜브(20)는 저온공기와 고온공기로 분리하여 분리된 저온공기 또는 고온공기에 중 선택적으로 탄산가스를 배출하여 포집할 수 있다.
그리고 상기 볼텍스튜브(20)의 고온공기와 외부공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부(60)와, 상기 열전반도체부(60)에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 공기압축부(10)에 전기를 공급하는 축전지(70)가 더 포함된다.
즉, 상기 열전반도체부(60)는 상기 볼텍스튜브(20)에서 배출된 고온공기와 외부공기의 온도차를 통해 전기를 생산하며, 생산된 전기는 상기 축전지(70)에 저장한다.
이때, 상기 축전지(70)에 저장된 전기는 상기 공기압축부(10)의 작동 제어 및 이외에 전기가 소모되는 각종 전자기기로 전기를 사용할 수 있다.
이를 위한 상기 열전반도체부(60)는 상기 열전소자(61)와 외기유입관(62)으로 구성된다.
상기 열전소자(61)는 상기 고온공급관(32)에 결합되며, 온도차에 의해 전기를 생산하는 통작적인 장치이다.
상기 외기유입관(62)은 외부공기를 선택적으로 상기 열전소자(61)로 공급한다.
따라서 상기 외기유입관(62)은 외부공기를 포집하여 상기 열전소자(61)로 공급하되, 외부공기를 포집할 수 있는 송풍팬을 설치하여 용이하게 유입한다.
그리고 상기 공기압축부(10), 상기 스로틀밸브(21), 및 상기 포집챔버(40)를 제어하는 컨트롤박스(80)가 포함된다.
이러한 상기 컨트롤박스(80)는, 상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20), 상기 공기공급관(30) 및 상기 포집챔버(40)에 개별적으로 설치되어 압력을 측정하는 압력센서(PS)와, 온도를 측정하는 온도센서(TS)가 구비된 측정부(81)와, 상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20) 및 상기 스로틀밸브(21)를 설정하는 설정부(82)와, 상기 설정부(82)에 설정된 데이터와 상기 측정부(81)에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부(10), 상기 스로틀밸브(21), 상기 공기공급관(30) 및 상기 포집챔버(40)를 제어하는 제어부(83)로 이루어진다.
따라서 상기 측정부(81)는 상기 압력센서(PS)를 이용하여 상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20) 및 상기 공기공급관(30)을 통해 이동하는 압축공기, 저온공기 및 고온공기의 각각의 압력을 측정할 수 있고, 상기 온도센서(TS)를 이용하여 상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20) 및 상기 공기공급관(30)을 통해 이동하는 압축공기, 저온공기 및 고온공기의 각각의 온도를 측정할 수 있다.
그리고 상기 설정부(82)는 외부에서 상기 고온공기 및 저온공기의 이동통로 및 탄소가스의 배출방향 등을 설정한다.
마지막으로 상기 제어부(83)는 상기 설정부(82)를 통해 설정된 데이터와 상기 측정부(81)의 측정된 데이터를 비교대비하여 원활하게 작동할 수 있도록 제어한다.
아울러 상기 제어부(83)는 상기 열전반도체부(60)를 함께 제어한다.
또한, 상기 컨트롤박스(80)는 상기 축전지(70) 또는 외부에서 공급되는 전기에 의해 작동이 이루어진다.
이와 같이 상기 컨트롤박스(80)를 통해 압축공기의 공급 및 상기 탄소가스의 이동 경로를 제어하여 탄소가스를 용이하게 포집할 수 있다.
또한, 저온공기, 고온공기 및 외부공기를 통해 전기를 생산할 수 있도록 전반적인 구성을 제어한다.
그리고 상기 응축수챔버(50)의 수위를 측정하며, 상기 컨트롤박스(80)에 의해 컨드롤되는 수위레벨센서(LS)가 포함된다.
따라서 상기 컨트롤박스(80)는 상기 수위레벨센서(LS)를 통해 상기 응축수챔버(50)의 수위를 측정하며, 측정된 수위에 따라 응축수를 외부로 배출한다.
다음으로는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 배기가스를 흡입하여 저온공기 및 고온공기로 배출하여 탄소가스를 포집하는 제1 내지 제4 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 제1실시예를 도시한 것으로서, 고온공기는 상부로 저온공기는 하부로 배출되며, 저온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
도 5는 제2실시예를 도시한 것으로서, 고온공기는 상부로 저온공기는 하부로 배출되며, 고온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
도 6은 제3실시예를 도시한 것으로서, 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 배출되며, 저온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
도 7은 제4실시예를 도시한 것으로서, 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 배출되며, 고온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1실시예에 따른 탄소가스의 포집을 위한 작동방법은 다음과 같이 이루어진다.
즉, 고온공기는 상부로 저온공기는 하부로 배출되며, 저온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
따라서 상기 공기압축부(10)에서 상기 엔진(100)에서 배출되는 배기가스를 흡입하여 압축공기를 생산한 후 상기 볼텍스튜브(20)로 공급하며, 상기 볼텍스튜브(20)는 공급받은 압축공기를 저온공기와 고온공기로 분리한 후 고온공기는 상부로 저온공기는 하부로 배출한다.
이때, 상기 볼텍스튜브(20)의 상단에는 상기 스로틀밸브(21)가 위치하고 하단에는 응축수챔버(50)가 위치한다.
그리고 상기 스로틀밸브(21)의 유량비를 조절하여 저온공기에 탄소가스가 흡입된 상태에서 저온공기는 상기 포집챔버(40)로 공급하여 탄소가스를 포집하며, 상기 포집챔버(40)는 일정량 이상의 압력이 발생하면, 상기 탄소가스 이외의 공기를 외부로 배출한다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서는 온도분리특성에 의해 탄소가스를 분리시 발생한 응축수가 하부로 배출되어 상기 응축수챔버(50)에 포집된다.
이와 같이 상기 엔진(100)에서 배출된 배기가스 중 탄산가스는 상기 포집챔버(40)에 포집하며 이외의 공기를 외부로 배출이 가능하다.
그리고 상기 고온공급관(32)에 형성된 상기 열전반도체부(60)로 고온공기가 공급되고, 상기 외기유입관(62)에서 외부공기가 유입된다.
이를 통해 상기 열전소자(61)는 고온공기와 외부공기의 온도차에 의해 전기를 생산하며, 생산된 전기는 상기 축전지(70)에 저장한다.
여기서 상기 열전소자(61)로 공급된 고온공기 및 외부공기는 상기 열전소자(61)를 지나 외부로 배출된다.
이와 같이 배기가스는 저온공기에 혼합된 상태에서 배출되어 상기 포집챔버(40)에서 배기가스의 포집이 가능하고, 상기 열전반도체부(60)의 외부공기를 유입할 수 있도록 상기 컨트롤박스(80)에 의해 제어된다.
그리고 상기 컨트롤박스(80)는 상기 측정부(81)를 통해 저온공기 및 고온공기가 유동하면서 압력 및 온도를 확인할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 제2실시예에 따른 탄소가스의 포집을 위한 작동방법은 다음과 같이 이루어진다.
즉, 고온공기는 상부로 저온공기는 하부로 배출되며, 고온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
이를 위해 제2실시예는 제1실시예와 동일한 구성으로 저온공기 및 고온공기를 분리하여 배출하되, 고온공기에 탄소가스가 혼합된다.
이때, 상기 스로틀밸브(21)의 유량비를 조절하여 탄소가스는 고온공기에 혼합된다.
따라서 고온공기는 상기 고온공급관(32)을 따라 상부로 이동하며, 상기 열전반도체부(60)를 통과한 후 상기 포집챔버(40)에 포집되며, 상기 포집챔버(40)는 일정량 이상의 압력이 발생하면, 상기 탄소가스 이외의 공기를 외부로 배출한다.
그리고 저온공기는 상기 저온공급관(31)을 따라 이동하여 외부로 배출된다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서는 온도분리특성에 의해 탄소가스의 분리시 발생한 응축수가 하부로 배출되어 상기 응축수챔버(50)에 포집된다.
이와 같이 고온공기는 탄소가스가 혼합된 상태에서 상기 열전반도체부(60)를 지나 상기 포집챔버(40)에서 탄소가스를 포집되며 상기 열전반도체부(60)에 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 컨트롤박스(80)에 의해 제어된다.
도 6에 도시된 바와 같이 제3실시예에 따른 탄소가스의 포집을 위한 작동방법은 다음과 같이 이루어진다.
즉, 제3실시예는 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 배출되며, 저온공기에 탄소가스가 혼합된다.
이를 위해 제3실시예는 제1실시예와 동일한 구성으로 이루어지되, 상기 볼텍스튜브(20)의 방향을 변경하여 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 각각 배출되며, 저온공기에 탄소가스가 혼합된다.
이때, 상기 볼텍스튜브(20)의 하단에는 상기 스로틀밸브(21)와 상기 응축수챔버(50)가 위치하여 상기 스로틀밸브(21)를 통해 유량비를 조절하여 탄소가스는 저온공기에 혼합된다.
따라서 저온공기는 상기 저온공급관(31)을 통해 상부로 이동하여 상기 포집챔버(40)에 탄소가스가 포집되며, 고온공기는 상기 고온공급관(32)을 따라 하부로 이동하여 상기 열전반도체부(60)를 통과한 후 외부로 배출된다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서는 온도분리특성에 의해 탄소가스 분리시 발생한 응축수는 하부로 배출되어 상기 응축수챔버(50)에 포집된다.
이와 같이 저온공기는 탄소가스가 혼합된 상태로 이동하여 상기 포집챔버(40)에 탄소가스를 포집되며 상기 열전반도체부(60)에 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 컨트롤박스(80)에 의해 제어된다.
도 7에 도시된 바와 같이 제4실시예에 따른 탄소가스의 포집을 위한 작동방법은 다음과 같이 이루어진다.
즉, 제4실시예는 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 배출되며, 고온공기에 탄소가스가 혼합되어 배출된다.
이를 위해 제4실시예는 제1실시예와 동일한 구성으로 이루어지되, 상기 볼텍스튜브(20)의 방향을 변경하여 고온공기는 하부로 저온공기는 상부로 배출되며, 고온공기에 탄소가스가 혼합된다.
이때, 상기 볼텍스튜브(20)의 하단에는 상기 스로틀밸브(21)와 상기 응축수챔버(50)가 위치하여 상기 스로틀밸브(21)를 통해 유량비를 조절하여 탄소가스는 고온공기에 혼합된다.
따라서 고온공기는 상기 고온공급관(32)을 따라 하부로 이동하여 상기 열전반도체부(60)를 지나 상기 포집챔버(40)에 탄소가스가 포집되며, 저온공기는 상기 저온공급관(31)을 따라 상부로 이동하여 외부로 배출된다.
또한, 상기 볼텍스튜브(20)의 내부에서는 온도분리특성에 의해 탄소가스의 분리시 발생한 응축수는 하부로 배출되어 상기 응축수챔버(50)에 포집된다.
이와 같이 고온공기는 탄소가스가 혼합된 상태에서 상기 열전반도체부(60)를 지나 상기 포집챔버(40)에서 탄소가스를 포집되며 상기 열전반도체부(60)에 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 컨트롤박스(80)에 의해 제어된다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 공기압축부 20: 볼텍스튜브
21: 스로틀밸브 22: 저온배출구
23: 고온배출구 30: 공기공급관
31: 저온공급관 32: 고온공급관
40: 포집챔버 50: 응축수챔버
60: 열전반도체부 61: 열전소자
62: 외기유입관 70: 축전지
80: 컨트롤박스 81: 측정부
82: 설정부 83: 제어부
100: 엔진 TS: 온도센서
PS: 압력센서 LS: 수위레벨센서

Claims (6)

  1. 엔진(100)에서 배출되는 배기가스를 흡입하여 압축공기로 배출하는 공기압축부(10),
    상기 공기압축부(10)에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리하며, 유량비를 조절하여 탄산가스를 저온공기 또는 고온공기로 배출하는 스로틀밸브(21)가 구비된 볼텍스튜브(20);
    상기 볼텍스튜브(20)의 저온배출구(22)에서 배출되는 저온공기를 배출하는 저온공급관(31)과, 상기 볼텍스튜브(20)의 고온배출구(23)에서 배출되는 고온공기를 배출하는 고온공급관(32)이 형성된 공기공급관(30);
    상기 공기공급관(30)의 저온공기 또는 고온공기에 함유된 탄산가스를 포집하는 포집챔버(40);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 볼텍스튜브(20)에서 발생된 응축수는 저온공기 또는 고온공기과 함께 상기 공기공급관(30)으로 배출되며, 상기 공기공급관(30)으로 배출된 응축수를 포집하는 응축수챔버(50)가 포함되는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 볼텍스튜브(20)는 수직으로 배치되며, 상기 고온배출구(23)에 상기 스로틀밸브(21)가 위치하며, 하부에는 상기 응축수챔버(50)가 배치되는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 볼텍스튜브(20)에서 배출되는 고온공기 및 외부공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부(60)와,
    상기 열전반도체부(60)에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 공기압축부(10)에 전기를 공급하는 축전지(70)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 열전반도체부(60)는,
    상기 고온공급관(32)에 결합되며, 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자(61)와,
    외부공기를 선택적으로 상기 열전소자(61)로 공급하는 외기유입관(62)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공기압축부(10), 상기 스로틀밸브(21), 상기 공기공급관(30) 및 상기 포집챔버(40)를 제어하는 컨트롤박스(80)가 포함되되,
    상기 컨트롤박스(80)는,
    상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20), 상기 공기공급관(30) 및 상기 포집챔버(40)에 개별적으로 설치되어 압력을 측정하는 압력센서(PS)와, 온도를 측정하는 온도센서(TS)가 구비된 측정부(81)와,
    상기 공기압축부(10), 상기 볼텍스튜브(20) 및 상기 스로틀밸브(21)를 설정하는 설정부(82)와,
    상기 설정부(82)에 설정된 데이터와 상기 측정부(81)에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부(10), 상기 스로틀밸브(21), 상기 공기공급관(30) 및 상기 포집챔버(40)를 제어하는 제어부(83)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼텍스튜브를 이용한 배기가스 포집장치.
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