KR20200129062A - 브라운가스 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해액인 물을 전해액공급 및 역화방지부에서 공급받아 산소-수소발생가스인 브라운가스를 생성하는 산소-수소발생부와, 이 산소-수소발생부에서 생성된 산소-수소가스를 다시 전해액공급 및 역화방지부에 다시 공급하여 산소-수소가스를 냉각시킨 다음에 이 냉각된 산소-수소가스를 엔진의 에어필터부에 안정적으로 일련적으로 일정하게 공급하여서, 엔진내부에서 산소-수소가스로 엔진에 주입되는 연료와 안정적으로 반응하여 연소되어 엔진의 출력기능을 높이고 엔진에서 발생되는 일산화탄소를 원초적으로 없애도록하여 엔진에서 연료연소과정에서 발생되는 자동차매연을 감소시키도록 한 브라운가스발생장치에 관한 것이다.

Description

브라운가스 발생장치{Brown gas generator}
본 발명은 브라운가스 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해액인 물을 전해액공급 및 역화방지부에서 공급받아 산소-수소발생가스인 브라운가스를 생성하는 산소-수소발생부와, 이 산소-수소발생부에서 생성된 산소-수소가스를 다시 전해액공급 및 역화방지부에 다시 공급하여 산소-수소가스를 냉각시킨 다음에 이 냉각된 산소-수소가스를 엔진의 에어필터부에 안정적으로 일련적으로 일정하게 공급하여서, 엔진 내부에서 산소-수소가스로 엔진에 주입되는 연료와 안정적으로 반응하여 연소되어 엔진의 출력기능을 높이고 연료를 완전연소시켜 엔진에서 발생되는 일산화탄소 오염물질 등을 원초적으로 발생되지 않게 하여 자동차엔진에서 연료연소과정에서 발생되는 자동차매연을 감소시키도록 한 브라운가스발생장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 전기분해(electrolysis)는 수용액 상태에서 자연적으로 음이온과 양이온으로 분리되지 않는 물질을 전기적인 힘을 이용하여 강제적으로 음이온과 양이온으로 분리시키는 과정을 의미한다. 이러한 전기분해에 사용되는 전기분해장치는 기본적으로 외부전원, 양전극, 중성전극 및 음전극을 포함하여 구성된다.
상기 외부전원은 전기분해 대상물이 음이온과 양이온으로 강제적으로 분리되는 전기적인 힘을 제공하며, 상기 음전극과 양전극은 각각 전기분해 대상물에 전기적인 힘을 전달하는 역할 및 음이온 또는 양이온이 증착되는 장소를 제공하는 역할을 할수 있다.
특히, 물을 전기분해하면 산소와 수소가 1:2 비율로 혼합된 브라운 가스(Brown’s Gas)를 발생시킬 수 있으며, 이 가스는 무공해 에너지원 또는 연료로 사용할 수 있다.
한편, 자동차 또는 발전소에서 사용되는 내연기관은 화석연료의 일종인 경유 또는 휘발유 등의 연료를 공기와 소정 비율로 혼합시켜 기체화시킨 상태에서 엔진룸의 연소실 내부에 주입하고 연소시켜 동력을 얻으며, 연소효율을 높여 연비를 향상시키고 배기가스를 저감하는 방향으로 기술개발이 이루어져 왔다.
근래에는 수소 또는 산소와 수소의 혼합가스를 엔진 내부에 미량 공급하여 연소효율을 높이는 연구가 활발하게 진행 중이며, 혼합가스 공급을 위하여 물을 전기분해하는 장치들이 개발되고 있다. 수소는 매우 빠른 연소 속도를 가지기 때문에, 내연기관에서 휘발유나 경유와 같은 일차 연료에 첨가되는 이차 연료로서 유익할 수 있다.
예를 들면, 차량 내의 엔진의 일차 연료의 공기-연료 혼합물과 혼합될 때, 수소는 단위 연료당 주행 거리를 증가시키고 일차 연료에 대한 연비를 절감함으로써 내연 기관의 성능을 높일 수 있다. 또한, 수소는 내연 기관의 출력도 증가시킬 수 있고, 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)와 같은 매연 배출물의 양을 감소시킬 수 있다.
그러나, 수소가 차량의 엔진에 이차 연료로서 일정한 속도로 공급되는 경우, 조건에 따라 일차 연료와의 비율이 달라져 엔진이 출력을 발휘하지 못하거나 엔진의 부하가 높을 때에 불완전 연소가 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 전해액인 물을 전해액공급 및 역화방지부에서 공급받아 산소-수소발생가스인 브라운가스를 생성하는 산소-수소발생부와, 이 산소-수소발생부에서 생성된 산소-수소가스를 다시 전해액공급 및 역화방지부에 다시 공급하여 산소-수소가스를 냉각시킨 다음에 이 냉각된 산소-수소가스를 엔진의 에어필터부에 안정적으로 일련적으로 일정하게 공급하여서, 엔진내부에서 산소-수소가스로 엔진에 주입되는 연료와 안정적으로 반응하여 연소되어 엔진의 출력기능을 높이고 일산화탄소 오염물질 등을 원초적으로 발생되지 않게 하여 자동차엔진에서서 발생되는 일산화탄소를 원초적으로 없애도록하여 엔진에서 연료연소과정에서 발생되는 자동차매연을 감소시키도록 한 새로운 브라운가스발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명인 브라운가스 발생장치를 이용한 차량장착용 매연저감장치에서, 매연저감장치는
+극 전극판(11)과 -극 전극판(12)을 구비하고 전해액인 물을 전기분해하여 산소-수소(H-O)혼합가스를 발생하는 산소-수소발생부(10)와;
상기 산소-수소발생부(10)를 제어하도록 연계되고, +극과 -극으로 구성되며, 상기 +극(21)에 상기 +극 전극판(11)에 연결되며, 상기 -극(22)에 상기 -극 전극판(12)에 연결되어 구비된 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)와;
상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 +극에 +극이 연결되고, 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 -극에 -극이 연결되어 구성된 배터리부(30)와;
상기 산소-수소발생부(10)에 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급받고, 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하는 전해액공급 및 역화방지부(40)와;
상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에서 산소-수소(H-O)가스를 공급받도록 구비된 엔진에 설치된 에어필터부(50)로 구성되고,
산소-수소가스공급관(44)은 일방향밸브관으로 구성되고,
상기 산소-수소가스공급관(44)에는 필터(45)가 설치되는
상기 공지된 기술인 산소-수소발생부(10), +극 전극판(11), -극 전극판(12), +극(21), -극(22), PWM전자제어부(20), 배터리부(30), 전해액공급 및 역화방지부(40), 에어필터부(50), 산소-수소가스공급관(44), 필터(45)로 형성되는 브라운가스 발생장치를 이용한 차량장착용 매연저감장치에 있어서,
전해액공급 및 역화방지부(40)에는 상기 산소-수소발생부(10)에서 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 하부와, 상기 산소-수소발생부(10)의 타측 하부와 연결된 산소-수소(H, O)가스 포집관(41)과, 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 일측상부와 상기 산소-수소발생부(10)의 상부와 연결된 전해액공급관(42)으로 구성되고,
상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에 설치된 산소-수소가스 포집관(41)과 연결된 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 상부타측에 설치되어 상기 에어필터부(50)와 연결된 산소-수소가스공급관(44)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전해액인 물을 전해액공급 및 역화방지부에서 산소-수소발생가스인 브라운가스를 일련적으로 일정하게 안정적으로 공급하여 엔진내부에서 산소-수소가스로 엔진에 주입되는 연료와 안정적으로 반응하여 완전연소되어 엔진의 출력기능을 높이고 일산화탄소 오염물질 등을 발생되지 않게 하여 자동차엔진에서 발생되는 일산화탄소를 원초적으로 없애도록하여 엔진에서 연료연소과정에서 발생되는 자동차매연을 감소시키는 효과를 갖는다.
또 본 발명에 따르면 차량의 엔진 분해 및 재조립작업이 없이 엔진으로 유입되는 외부공기와 함께 수소가스 발생부에서 생산되는 수소가스(브라운가스)를 엔진 측으로 공급함으로써 연소실, 흡배기밸브 및 피스톤 등의 카본이 제거됨으로 인해 여 엔진 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 브라운가스 발생장치의 외형도.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 안전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 브라운가스 발생장치의 외형도이다.
본 발명에 따른 브라운가스 발생장치는 도 1 및 도 2에 도시된 것을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 브라운가스 발생장치는 산소-수소발생부(10)와, PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)와, 배터리부(30)와, 전해액공급 및 역화방지부(40)와, 에어필터부(50)로 구성된다.
상기 산소-수소발생부(10)는 +극 전극판(11)과 -극 전극판(12)을 구비하고 전해액인 물을 전기분해하여 산소-수소(H-O)혼합가스를 발생하도록 구성된다.
상기 +극 전극판(11)과 상기 -극 전극판(12)에서 전해액인 물이 후술되는 상기 배터리부(30)에서 공급되는 전원에 의해 전기분해가 일어나면서 전해액인 물을 수소가스와 산소가스로 만들게 된다.
이러한 상기 산소-수소(H-O)혼합가스는 브라운가스를 말한다.
상기 산소-수소발생부(10)에는 압력계(미도시)를 설치하여 상기 산소-수소발생부(10)의 내부압력을 체크할 수 있도록 구성된다.
상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)는 상기 산소-수소발생부(10)를 제어하도록 연계되어 구성된다.
이러한 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)에는 +극과 -극으로 구성된다.
상기와 같은 상기 +극(21)에 상기 +극 전극판(11)에 연결되며, 상기 -극(22)에 상기 -극 전극판(12)에 연결되어 구성된다.
상기와 같은 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)는 상기 산소-수소발생부(10)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 방식으로 산소-수소발생부(10)의 작동을 제어하는 프로그램이 내장될 수 있다.
상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 +극은 후술되는 배터리부(30)의 +극과 연결되고, 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 -극은 상기 배터리부(30)의 -극과 연결되어 구성된다.
상기 배터리부(30)의 -극과 연결된 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 사이에는 스위치(23)가 연결되어 구성된다.
펄스 폭 변조(PWM)란 시분할 변조방식의 하나로 펄스의 폭을 신호에 따라서 변화시키는 변조방식이다. 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)는 상기 -극 전극판(12)은 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 음극에 연결될 수 있고 상기 +극 전극판(11)은 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부의 양극과 연결되어 구성된다.
상기 PWM(Pluse Width Modulation)은 차량에 구비된 제동감지부(미도시) 및 가속감지부(미도시)에 연결되어 각각 차량의 제동신호와 가속신호를 감지할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제동감지부(미도시) 및 가속감지부(미도시)는 하나의 입력단자를 통해 신호를 입력받을 수 있으며, 예컨대 차량의 OBD(On Board Diagnostics) 단자에 연결될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제동감지부(미도시) 및 가속감지부(미도시)는 개별적인 입력단자를 통해 신호를 입력받을 수도 있고, 예컨대 가속감지부(미도시)는 스로틀 밸브 개도 신호를 감지할 수 있다. 표시부는 LCD 또는 LED 화면을 통해 혼합가스 발생량, 연비, 순간연료소모량 등을 포함한 주행정보를 표시할 수 있다.
또한, 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)는 OBD 단자를 통해 받은 연료분사량 정보를 분석하여 혼합가스 공급량을 조절할 수 있고, 연료분사량에 따른 최적의 혼합가스 공급량을 설정하여 엔진의 연소효율을 높일 수 있다.
상기 배터리부(30)는 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 +극에 +극이 연결되고, 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 -극에 -극이 연결되어 구성된다.
이러한 상기 배터리부(30)는 직류 12볼트 또는 24볼트의 전압을 가질 수 있다.
상기 전해액공급 및 역화방지부(40)는 상기 산소-수소발생부(10)에 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급받고, 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하도록 구성된다.
또한, 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에는 상기 산소-수소발생부(10)에서 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 하부와, 상기 산소-수소발생부(10)의 타측 하부와 연결된 산소-수소(H-O)가스 포집관(41)으로 구성된다.
그리고 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 일측상부와 상기 산소-수소발생부(10)의 상부와 연결된 전해액공급관(42)으로 구성된다.
상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에 설치된 산소-수소가스 포집관(41)과 연결된 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 상부타측에 설치되어 상기 에어필터부(50)와 연결된 산소-수소가스공급관(44)으로 구성된다.
그리고 상기 산소-수소가스공급관(44)은 일방향 밸브관으로 구성되고, 상기 산소-수소가스공급관(44)에는 필터(45)가 설치되어 구성된다.
상기 산소-수소가스공급관(44)을 일방향 밸브관으로 상기 산소-수소가스공급관(44)의 내부에서 공급되는 산소-수소가스가 상기 에어필터부(50)에 역류되지 않고 안정적으로 공급되어 역류되는 것을 방지하여 산소-수소가스를 상기 에어필터부(50)에 안정적으로 공급하기 위함이다.
상기 필터(45)는 상기 산소-수소가스공급관(44)에 산소-수소가스와 혼합된 액체인 물을 필터링하여 순수한 산소-수소가스만을 공급하도록 구성된다.
상기 에어필터부(50)는 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에서 산소-수소(H-O)가스를 공급받도록 구비된 엔진에 설치되어 구성된다.
상술하는 본 발명은 전해액인 물을 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에서 공급받아 산소-수소발생가스인 브라운가스를 생성하는 상기 산소-수소발생부(10)와, 이 상기 산소-수소발생부(10)에서 생성된 산소-수소가스를 다시 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에 다시 공급하여 산소-수소가스를 냉각시킨 다음에 이 냉각된 산소-수소가스를 엔진의 상기 에어필터부(50)에 안정적으로 일련적으로 일정하게 공급하여서, 엔진내부에서 산소-수소가스로 엔진에 주입되는 연료와 안정적으로 반응하여 연소되어 엔진의 출력기능을 높이고 엔진에서 발생되는 일산화탄소를 원초적으로 없애도록하여 엔진에서 연료연소과정에서 발생되는 자동차매연을 감소시키기 위함이다.
이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 산소-수소발생부 11 : +극 전극판
12 : -극 전극판 20 : PWM전자제어부
21 : +극 22 : -극
30 : 배터리부 40 : 전해액공급 및 역화방지부
41 : 산소-수소가스 포집관 42 : 전해액공급관
43 : 에어필터부 44 : 산소-수소가스공급관
45 : 필터 50 : 에어필터부

Claims (1)

  1. 브라운가스 발생장치를 이용한 차량장착용 매연저감장치에서, 매연저감장치는
    +극 전극판(11)과 -극 전극판(12)을 구비하고 전해액인 물을 전기분해하여 산소-수소(H-O)혼합가스를 발생하는 산소-수소발생부(10)와;
    상기 산소-수소발생부(10)를 제어하도록 연계되고, +극과 -극으로 구성되며, 상기 +극(21)에 상기 +극 전극판(11)에 연결되며, 상기 -극(22)에 상기 -극 전극판(12)에 연결되어 구비된 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)와;
    상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 +극에 +극이 연결되고, 상기 PWM(Pluse Width Modulation)전자제어부(20)의 -극에 -극이 연결되어 구성된 배터리부(30)와;
    상기 산소-수소발생부(10)에 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급받고, 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하는 전해액공급 및 역화방지부(40)와;
    상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에서 산소-수소(H-O)가스를 공급받도록 구비된 엔진에 설치된 에어필터부(50)로 구성되고,
    산소-수소가스공급관(44)은 일방향밸브관으로 구성되고,
    상기 산소-수소가스공급관(44)에는 필터(45)가 설치되는 상기 공지된 기술인 산소-수소발생부(10), +극 전극판(11), -극 전극판(12), +극(21), -극(22), PWM전자제어부(20), 배터리부(30), 전해액공급 및 역화방지부(40), 에어필터부(50), 산소-수소가스공급관(44), 필터(45)로 형성되는 브라운가스 발생장치를 이용한 차량장착용 매연저감장치에 있어서,
    전해액공급 및 역화방지부(40)에는 상기 산소-수소발생부(10)에서 발생된 산소-수소(H-O)가스를 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 하부와, 상기 산소-수소발생부(10)의 타측 하부와 연결된 산소-수소(H, O)가스 포집관(41)과, 상기 산소-수소발생부(10)에 전해액인 물을 공급하도록 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 일측상부와 상기 산소-수소발생부(10)의 상부와 연결된 전해액공급관(42)으로 구성되고,
    상기 전해액공급 및 역화방지부(40)에 설치된 산소-수소가스 포집관(41)과 연결된 상기 전해액공급 및 역화방지부(40)의 상부타측에 설치되어 상기 에어필터부(50)와 연결된 산소-수소가스공급관(44)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 브라운가스 발생장치.
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WO2024101506A1 (ko) * 2022-11-07 2024-05-16 박다은 수소 생성 및 공급에 의한 연비 증가 및 배기가스 저감 장치 및 이를 포함하는 자동차

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