KR940008289Y1 - 고다습 공기의 제조장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고다습 공기의 제조장치

제1도는 뵨 고안의 실시예에 관한 고다습 공기의 제조장치의 개략수직단면도.

제2도는 같은 수분취입구(7)의 개략수직 단면확대도.

제3도는 같은 공기취입구(8)의 개략수직 단면확대도.

제4도는 같은 합류부(5)의 개략수직 단면확대도.

제5도는 같은 고다습 공기의 배출구(9)의 개략수직 단면확대도이다.

본 고안은 고다습 공기의 제조장치의 개량에 관한 것이다.

보일러나 가솔린 엔진이나 디이젤 엔진 등의 내연기관의 연료비의 개선 및 유해한 배출 가스(CO 가스, 탄화수소 HC 가스, 흑연 등)의 저감을 목적으로 한 것으로서, 종래에는 내연기관의 흡입관(연료가스와 공기와의 혼합기체를 연소실에 송입하기 위한 관)내에 「고다습 공기」를 제공하는 것이 제안되어 있다.

그러나 「고다습 공기」라고 일언하여도 실제로 효과가 높은 「고다습 공기」는 극히 한정된 방법 및 장치로만 얻을 수 있고, 종래에 이와 같이 효과가 높은 「고다습 공기」의 제조장치가 발명(이하 기본발명이라 말한다)되어, 특허 출원 되었다.

특개소 59-34470호(소화 59년 2월 24일부 공개공보)가 그것이다.

본 기본발명의 공개공보에 개시된 제조장치는, 주로 구성요건만을 말해보면, 물을 저장하는 용기와, 이 용기내의 수중에 개구한 극히 가는 수분취입구롤 가지고, 이 취입구로부터 물을 감압흡인하는 것에 의해서 안개를 만드는 기화세관(4)(본 명세서에서 말하는 제2세관(1)에 상당)과, 대기중에 개구한 공기취입구를 가지는 공기세관(14)(본 명세서에서 말하는 제3세관(2)에 상당)과, 기화세관을 흐르는 안개와 공기 세관을 흐르는 공기를 합류시킨 후, 윗쪽으로 유도하는 대략 역 Y자형의 유로를 가지는 합류구(5)(본 명세서에서 말하는 합류부(5)에 상당)와, 상기 합류구에서 합류된 공기를 상승시켜서, 배출용 노즐에서 배출시키는 대략 수직인 흡입세관(본명세서에서 말하는 제1세관(3)에 상당)으로 이루어진다.

기본 발명의 중요한 제1점은, 기화세관의 흡입부리(3)(본 명세서에서 말하는 수분 취입구(7)에 상당)의 구멍직경이 극히 가는 점이다.

구멍직경이 0.3㎜ 정도로 극히 가는 것과, 기화세관 내부가 감압(엔진의 부압에 의한 것으로, 200 내지 700㎜Hg 정도)되므로, 흡입부리(3)를 통하여 물이 침입하면 물은 용이하게 안개로 된다.

제2의 점은 ①기화세관을 흐르는 안개와 ②공기세관으로부터의 공기의 흐름이, 합류구로 합류 · 충돌할때의 각도이고, 기본 발명에서는, 그 각도(본 명세서에 말하는 개각 각도(α)에 상당함)는 예각인 것이다.

예각이 아니면, 합류 후, 유속이 약하게 되고 유속이 약해지면, 공기와 물의 미립자가 균일하게 혼합되지 않는다. 또 비교적 큰 수분입자가 작은 수분입자 또는 분자로 세분화되지 않는다.

상기한 바와 같이 불균일한 혼합으로 되거나, 수분이 미립자로 되지 않으면 연료비의 개선 및 유해한 배기가스의 저감이라는 발명의 효과를 감소시키는 것이 된다.

제3의 점은 합류점에 있어서 감압(감속)요인으로 되는 과대공간이 없는 것이다. 이 때문에, 2개의 흐름은 그대로의 힘으로 합류 · 충돌하고, 비교적 큰 수분입자는 작은 수분입자 또는 분자로 분해되어, 그 결과, 본 기본발명의 목적으로 하고 있는 효과가 현저하게 향상된다.

제4의 점은 흡입세관은 대략 수직이라고 말하는 점이다.

이것에 대하여 일본국 특공소 52-28179호 공보 제3도에 표시된 합류장치에서는 흡입 세관에 상당한 가는 구멍(7)은 수평으로 부터 다시 아래를 향하는 정도로 경사되어 있다. 따라서 합류한 「수분을 함유한 공기의 흐름은」은 자중으로 벽면을 전하여 흐르는 물과, 수분을 거의 함유하지 않는 공기로 분리하는 것이 되고, 이때문에 연료비(연료소비량)의 개선 및 유해한 배기가스의 저감이라는 효과가 현저하게 저하한다.

상기 기본 발명의 명세서에 구체적으로 개시된 합류각도(개각 각도(α))는 10도이고, 그후의 본 고안자에 의한 연구에서는 이것 또한 효과가 불만족하다는 것이 판명되었다.

그래서 본 고안자는 다시 열심히 연구를 거듭한 결과, 개각 각도(α)를 55 내지 65도로 하면, 가장 효과가 높게되는 것을 발견하여 본 고안을 완성하였다.

본 고안에 있어서 제2세관(1)은 길이가 10 내지 50㎜ 정도, 내경이 1 내지 5㎜ 정도가 적당하고, 그의 수분취입구의 직경(d₀)은 0.1 내지 0.5㎜ 정도가 적당하다. 큰 쪽이 NOx의 저감에 대하여 효과가 있으며, 대형의 디이젤 엔진용의 장치에서는 최대 1.5㎜ 정도의 직경도 허용된다.

제3세관(2)은 길이에 특히 한정은 없으나, 내경은 1 내지 5㎜ 정도가 적당하다.

제1세관(3)은 합류부에서 합류시킨 ①제2세관을 흐르는 안개 (2)와 제3세관으로 부터의 공기와의 합류공기를 ①제2세관을 흐르는 안개(2)와 제3세관으로 부터의 공기와의 합류공기를 다시 균일하게 혼합하여 다시 상승시키기 위한 것이다.

이 때 제1세관(3)은 대략 수직으로 직립하여 있는 것이 중요하다.

수직인 것이 특히 바람직하나, 수직선에 대하여 +19 내지 -19도 정도의 경사를 가지고 있어도 허용되며, 경우에 따라서 수직선에 대하여 +20 내지 -20도의 경사를 가질 수 있다. 이 이상 경사지고 있으면, 그 내부에 흐르는 합류 공기=「수분을 함유한 공기의 흐름」은 비교적 무거운 수분입자(그러스터)가 자중으로 관벽과 접촉하기 쉽게 되고 그 결과, 수분입자가 비대화되어, 그 후에는 액체로 되어서 관벽을 흘러 떨어지게 된다.

즉 「수분을 함유한 공기의 흐름은」 관벽을 전하여 떨어지는 물과, 수분을 거의 포함하지 않는 공기로 분리됨으로써 그 결과, 연료비의 개선 및 유해가스의 저감이라는 효과가 현저하게 낮게 되는 것이, 본 고안자의 실험에서 명백하게 되었다.

제1세관(3)은 길이가 80 내지 180㎜정도, 내경이 1 내지 5㎜ 정도가 적당하다.

즉 본원 고안에 의하면 제2세관과 제3세관과의 합류각도를 55 내지 60도로 한 것이므로 수분 미립자와 공기는 속도를 저감함이 없이 합류하여 균일하게 혼합하여 제1세관내를 상승한다,

또 제1세관을 수직선에 대하여 ±20도로 한 것이므로 일단 혼합한 수분입자와 공기와는 분리됨이 없이 운반된다. 또 제1세관, 제2세관 및 제3세관의 직경을 1 내지 5㎜로 한 것이므로, 유동방향이 정연하게 유지되어서 난류는 생기지 않는다. 또 제1세관의 길이를 80 내지 180㎜로 한 것이므로, 수분업자와 공기와의 혼합상태가 안정화된다.

또 제2세관과 제3세관의 합류부가 초고분자 폴리에틸렌으로 구성된 것이다.

다음에 수분 취입구의 노즐 구멍 직경을 0.1 내지 0.5㎜로 한 것이다.

이하 실시예에 의해서 본 고안을 보다 구체적으로 설명하나, 본 고안은 이것에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

제1도는 본 실시예에 관한 고다습 공기 제조장치의 개략수직단면도이다.

본 장치의 주요부는 장치의 일부를 이룬 내경 100㎜, 높이 200㎜의 원통형 스텐레스제 용기(4)와 그 중에 내장된 얇은 폴리에틸렌제의 내부용기(인너 슬리이브)(4a)중에 수납되어 있다.

내부용기(4a)는 ①외계온도로 부터 단열되어 내부의 물의 동결을 방지하기 위해서, ②스텐레스제 용기(4)를 외부장치에 고정한 경우, 용기내부의 청소를 용이하게 하기 위해서 설치되어 있다.

용기(4a)에는 1개소에 세로홈 (위에서 보면 V자형)을 형성하고, 내장시에 공기가 세로홈을 통하여 밖으로 빠져, 그 때문에 4a의 내장작업이 용이하게 되도록 하였다.

용기(4)는 물을 저장하여 두기 때문이며, 물이 많은 경우, 진동하면 물이 물결치므로, 이것을 방지하기 위하여 물의 표면에 가벼운 중간덮개(6)를 띄운다.

중간덮개(6)는 물이 작을 때 제2세관(1)의 수분취입구(7)가 물에서 띄워 나오는 것을 방지하는 작용이 있다. 중간덮개(6)는 경질 염화비닐수지제의 원판(두께 2㎜)이고, 표리에 관통한 구멍이 다수 설치되어 있다.

용기(4)의 상부 개구부에는 스텐레스제 상부덮개(4b)가 있으며, 원티치·링(도시않음)에 의해서 이것을 적절히 부착하고, 떼어낼 수 있다.

용기(4)와 상부덮개(4b)와의 접촉부에는 고무패킹(도시않음)한 것이 있으며, 양자를 밀착시키고 있다.

그 때문에 상부덮개(4b)에 의해서 용기(4)의 내부를 밀폐할 수가 있으며 가령 용기(4)가 수평으로 경사져도 내부의 물은 밖으로 누출되지 않는다.

제2세관(1)은 용기(4) 내의 물을 취입하고, 기화시키기 위한 투명한 내열 내압 비닐제의 관(내경 2.7㎜, 길이 307㎜)이고, 하단에 용기(4)내의 수중에 개구한 수분 취입구(7)를 가지고, 상단은 합류부(5)에 접하고 있다.

수분취입구(7)는 제2도에 도시한 바와같이 제2세관(1)에 접속한 인청동제의 노즐 외체(7a)와, 그 내부에 끼워넣어진 「길이 10㎜, 외경 8.5㎜, 내경 d₀=0.3㎜의 노즐 내체(7b)」와 노즐의 앞쪽에 위치하는 먼지 제거의 스테인레스·메시·필터(7c)와, 이것을 노즐외체에 부착하기 위한 통형 플라스틱틀(7d)로 구성되어 있다.

노즐내체(7b)는 물에 함유되는 미량의 실리카가 침착하는 것을 방지하기 위한 특수수지의 초고분자 폴리에틸렌으로 되어 있으머, 중심에 길이방향으로 직경 d₀=0.3㎜의 가는 구멍이 관통하고 있다.

제2세관(1)의 내부가 엔진의 부압으로 감압상태(200 내지 700㎜Hg 정도)로 되는 것으로, 이 가는 구멍을 통하여 물이 내부에 감압흡인이 되어, 용이하게 기화하고, 안개를 발생시킨다.

제3세관(2)은 공기를 취입하기 위한 것으로, 하단이 갈고리형(제1도 참조)을 하고 있고, 투명한 내열 내압 비닐제의 관(내경 2.7㎜, 길이 160㎜)으로 구성되어 있다. 제3세관(2)의 상단에는 대기중에 개구한 공기취입구(8)가 있으며, 하단(굽혀진 선단)은 합류부(5)에 접속하고 있다.

공기취입구(8)는 상부덮개(4b)에 부착되어 있고, 제3도에 도시한 바와같이, 제3세관(2)에 접속한 놋쇠제의 노즐(8a)과, 이 내부에 끼워 넣은 길이 10㎜, 외경 8.5의경의 에어 · 콘트롤 필터(8b)와 이것을 쌓아 넣은 플라스틱제의 먼지 방지용 필터(8c)(구리마 고오교오 가부시끼가이샤제 상품명 : 크리벳트)와 필터(8c)의 부착틀(8d)로 구성된다.

에어 · 콘트롤 필터(8b)는 연속기포(공동이 연속하여 굽어진 길을 형성하여 있다)의 다공질 플라스틱으로 구성되어 있고, 실험예 4에서 설명한 바와같이, 제조되는 고다습 공기의 「물/공기비」를 조절하는 작용을 한다.

이것을 단지 노즐로 한 경우에는 작용이 약하다.

합류부(5)는 제2세관(1)을 흐르는 안개와, 제3세관(2)을 흐르는 공기를 합류·충돌시킨 후, 윗쪽(제1세관(3) 방향)으로 유도하기 위한 것이고, 본체 외형은 두께 8cm, 직경 20㎜의 원판형을 하고 있다.

재질은 초고분자 폴리에틸렌이다.

이 재료를 사용한 이유는 내부에 제4도에 도시한 바와같이 대략 역 Y자형의 유로(5a) (어느 유로도 내경 2㎜를 가지나, 이 합류점의 쐐기 형상부의 정점이 충돌 · 합류에 의해서 마모하기 쉬운 바, 이 재료를 사용하면, 마모하기 힘들고, 실리카가 침착하기 어렵기 때문이다.

가령 정점이 마모되어 둥글게 되면 연료비 개선 및 유해 배기가스 저감에 효과있는 고다습 공기가 제조되지 못하게 된다.

유로(5a)의 내경은 그다지 굵은 것은 바람직하지 않고 1 내지 3㎜ 정도가 바람직하다.

유로(5a)의 입구, 출구에는 원판 본체에서 접속관이 돌출하고 있고, 이 접속관을 제1세관 내지 제3세관에 끼워맞춤시킴으로써, 합류부(5)와 각 세관과를 접속할 수가 있다.

상기 대략 역 Y자형의 개각 각도(α)는 이 예에서는 60도이다.

합류부(5) 내부에서, 제2세관으로부터의 유로의 출입구와 제3세관으로부터의 유로의 출구 사이를 열림이 없이 이웃하는 것이 중요하다.

가령 사이를 열면 합류점에 감압(감속)요인으로 되는 과대 공간이 생기게 된다.

상기 합류부(5)를 나와서 제1세관(3)을 상승할 때의 합류 공기(수분을 포함한 공기의 흐름)는 육안으로 보면 흰 것이라도 약간 흰 것이다.

그것이 제1세관(3)을 상승함에 따라서 차례로 백색이 엷게 되어 투명감이 증가한다. 제1세관(3)의 상부에서는 비교적 큰 물방울이 보인다.

이 흰연무에서 비교적 큰 물방울로의 변화가 중요하며, 이것이 제1세관(3)의 작용이다.

제1세관(3)은 투명한 내열 내압 비닐제의 직관(내경 2.7㎜, 길이 160㎜)이고, 수직으로 세워져 있다. 제1세관(3)의 상단은 용기밖에 개구한 고다습 공기의 배출구(9)에 접속하고 있고, 하단은 합류부(5)에 접속하고 잇다.

고다습 공기의 배출구(9)는 상부덮개(4b)에 부착되어 있고, 제5도에 도시한 바와같이 틀체를 이룬 인청동제 또는 놋쇠제의 노즐외체(9a)와 이 내부에 설치된 부압 유지실(9b)(직경 8㎜, 길이 10㎜의 원통을 수평으로한 형상)과, 유지실(9b)에 통하는 수직도입구멍내에 끼워넣어진 높이 6㎜, 외경 2.7㎜의 예비노즐(9c)과 수직도입구멍의 입구에 나사멈춤된 접속금구(9d)와 부압유지실(9b)에서 외부에 통하는 수평배출구멍내에 끼워넣어진 길이 8㎜, 외경 8㎜의 배출용 노즐(9e)과, 수평배출구멍의 출구에 나사멈춤된 접속금구(9f)로 이루어져있다.

상기 접속금구(9d)의 하단에 제1세관(3)이 접속되어 있다.

직경 2.7㎜의 관통구멍이 금구(9d)의 내부를 수직으로 관통하고 잇다.

이 관통구멍을 「수분을 함유한 공기의 흐름」이 상승하고, 예비노즐(9c)을 통하여 부압 유지실(9b)로 들어간다.

예비노즐(9c)은 초고분자 폴리에틸렌제이고, 중심으로 직경 d₁=0.8㎜의 관통구멍이 수직으로 통하고 있다.

상기 부압유지실(9b) 및 예비노즐(9c)을 설치한 이유는 다음과 같다.

레시프로 엔진에서는, 흡입공정에서 부압(감압)이 발생하여, 이것이 본 장치의 제2세관(1)에서 물을 흡입하는 동력으로 되고 또 제3세관(2)에서 대기중의 공기를 흡인하는 원통력으로 된다.

그러나 흡입공정과 다음의 흡입공정과의 사이에서는, 부압은 발생하지 않는다. 따라서 부압은 맥동한다.

부압이 없을 때 흡인력이 없게 되고, 그 때문에, 제1세관(3)을 올라가는 「수분을 함유한 공기의 흐름」은 낙하한다.

이 낙하가 생기면 「수분을 함유한 공기」를 벽면을 전하여 흘러 떨어지는 물과, 수분을 거의 함유하지 않는 공기로 분리하게 된다.

그런데, 부압유지실(9b) 및 예비노즐(9c)을 설치하면, 엔진에서의 부압이 일순 정지한 때에도, 유지실(9b)및 예비노즐(9c)이 제1세관(3)에 대하여 부압을 주고, 흡인을 정지시키지 않는다.

그 때문에 공기의 흐름은, 제1세관(3) 내에서 정지나 낙하를 하지 않는다.

보일러나 디이젤 엔진과 같은 부압이 발생하지 않든가 또는 약한 것은 별도 다이어프램식의 전동섹숀 · 펌프를 준비하고, 이것을 보일러나 엔진과 본 장치와의 사이를 이은 접속호스(10)의 도중에 접속한다. 이 경우, 부압은 맥동하여도 제로로 되는 것은 없으므로 부압유지실(9b)은 없어도 되게 된다.

상기 혼합공기의 흐름은 부압유지실(9b)로부터 최후에 배출용 노즐(9e)을 통하여, 본 장치로부터 바깥으로 나온다.

이것에 의해서 목적으로 하는 고다습 공기가 연속적으로 제조된다.

배출용 노즐(9e)은 초고분자 폴리에틸렌제이고, 중심에 직경 d₂=0.3㎜의 관통구멍이 수멍으로 통하고 있다. 이 직경 d₂는 0.1 내지 0.5㎜ 정도라도 좋고, 큰 쪽이 NOx의 저감에 대하여는 효과가 있다.

대형의 디이젤 엔진용의 장치에서는 최대 1.5㎜ 정도의 직경(d₂)도 허용된다.

이 경우에 배출용 노즐(9e)의 구멍직경(d₂)은 예비노즐(9c)의 구멍직경(d₁)과 같은 것이 바람직하다.

상기 배출용 노즐(9e)은 부압이 0으로 되었을 때, 에어콘트롤 · 필터(8b)와 공동 작용하여 제1세관(3)의 내부를 밀폐에 가까운 상태로 하여, 세관(3)의 내부를 상승하고 있는 흐름을 낙하시키지 않는 작용이 있다.

또 이 배출용 노즐(9e)은 목적으로 하는 고다습 공기를 만드는데 있어서도 유용하다. 상기 배출용 노즐(9e)의 출구 방향에는 접속금구(9f)가 있으며, 그 내부에 직경 2.7㎜의 수평인 관통구멍이 통하고 있다.

상기 접속금구(9f)의 출구에는 본 장치를 엔진이나 보일러와 접속하기 위한 접속호스(10)가 있다.

상기 접속호스(10)는 내경이 2.7㎜의 투명한 내열 내압 비닐호스이다.

상기 접속호스(10)의 선단에 엔진 또는 섹숀펌프가 접속된다.

이것에 의해서 맥동하는 부압이 배출용 노즐(9e)을 통하여 본 장치에 주어진다.

상기와 같이 하여, 목적으로 하는 고다습 공기가 제조되나, 접속호스(10)가 투명하므로, 내부의 모양을 알수 있다.

2000cc급의 자동차의 가솔린 엔진에 접속한 때의 실험예에서는 아이들링 상태에서, 직경 1.5 내지 2.5㎜정도의 물방울이 호스 내부를 약 20 내지 40㎜ 간격으로 차례차례로 날라가는 것이 관찰될 수 있다.

부하 주행상태에서는 물방울의 속도가 빠르게 되고 간격이 짧게 되었다.

[실험예 1]

(1) 먼저 개각각도(α)가 10° 내지 120°의 13종의 합류부(5)를 준비하고, 각각을 상기 실시예의 장치에 있어서 합류부(5)와 치환함으로써 여러가지의 실험장치를 제작하였다.

(2) 연료(A중유) 공급량 : 87ℓ/h, 증기발생량 : 1200kg/h의 노통연관 보일러(오일분무식 캔버어너장착)를 준비하고, 버어너의 가로로 유도노즐을 병설하여, 이 유도노즐과 상기 실험장치를 접속호스(10)로 접속하였다.

그리고 접속호스(10)의 도중에 다이어프램식의 전동 섹숀펌프를 설치하여, 실험장치에 대하여 부압을 주어서 흡인하는 동시에, 보일러에 대하여 고다습 공기를 공급하도록 하였다.

(3) 실험장치를 구동시키면서, 보일러를 운전하고, 그 사이에 염심온도와 배기가스중의 CO, CO₂및 O₂농도를 측정하였다.

이 때 실험장치의 물의 소비량은 15cc/분이었다. 이 결과를 하기 제1표에 표시한다.

[표 1]

제1표(농도의 단위는 ppm)

(4) 제1표의 데이타에서 알 수 있는 바와 같이 개각 각도(α)가 55 내지 65도일 때에 ①염심온도(높을수록좋다), ②CO 가스농도(낮을수록 좋다), ③CO₂가스 농도(높을수록 완전연소를 나타나게 된다) 및 ④O₂농도(낮을수록 완전연소를 나타내게 된다)의 종합평점이 가장 높다.

CO₂가스농도가 높은 것은 연비가 좋은 것을 의미한다.

이 사실에서 본 고안의 고다습 공기 제조장치가 확실히 우수한 것인가를 이해할 수 있다.

[실험예 2]

(1) 먼저 수분취임구(7)의 세공직경(d₀) 및 배출용 노즐(9e)의 관통구멍직경(d₂)이 0.1내지 1.0㎜의 8종의 제2세관(1) 및 노즐(9e)을 준비하여, 각각을 상기 실시예의 장치에 있어서 제2세관(1) 및 노즐(9e)(d₀=d₂의것)과 치환함으로써 여러가지의 실험장치를 제작하였다.

(2) 다음에 테스트차로서, 1989년식 도요다 자동차 주식회사제의 가솔린 엔진 · 크라운 2000cc(주행거리7500km) 를 준비하였다.

이 차의 배기가스 정화장치를 벗기고, 엔진의 배기가스가 직접으로 마후라에서 배출되도록 하여, 배출구에 배기가스 측정장치의 센서부를 부착하였다.

또 테스트차의 연료계통에 연료소이 계측기로서 오일 벳터(안젠 지도오샤 가부시끼가이샤제)를 부착하였다. 타방 엔진의 흡입관의 도중에 직경 8㎜의 구멍을 열고, 흡입관 내부에 돌출하는 형으로 내경 2.7㎜의 원통형노즐을 부착하였다.

노즐의 측면에는 직경 2㎜의 관통구멍이 다수 설치되어 있다.

이와 같은 노즐은 피리불이 노즐이라 불린다.

그리고 이 노즐에 접속호스(10)를 접속하여, 호스(10)의 타단을 전항의 실험장치에 접속하였다.

(3) 본 장치의 용기(4)내에 수도물을 1200cc 넣어, 테스트 차를 보쉬사제 샤아시다이 나머의 위에 놓아서, 주행부하를 주면서, ①60km/h, ②80km/h, ③100km/h, 의 각 속도로 엔진을 구동하여 타이어를 회전시켰다.

그리고 각 속도에 대하여, 용기(4) 내의 물의 소비량(단위는 연료 소비량에 대한 용량%), 연료소비량(cc/분) 및 배기가스농도(ppm)를 측정하였다.

이 결과를 다음의 제2표에 표시한다.

[표 2]

제2표(60b/h 주행시)

제2표(80/h 주행시)

제2표(100/h 주행시)

본 실험예에서 명백한 바와 같이, 연료비의 점에 관하여는 60km/h, 80km/h, 100km/h의 어느 속도에 있어서도 수분취입구(7)의 세공직경(d₀) =배출용 노즐(9e)의 관통구멍직경(d₂)이 0.1㎜∼0.5㎜의 경우가 연료소비량이 적고 연료비가 좋은 것을 알 수 있다. 또 배기가스 농도에 관하여는 탄화수소가스는 연료비의 경우와 같이d₀=d₂가 0.1㎜∼0.5㎜의 경우에 배출량이 적게 되는 것을 알 수 있다.

한편, NOx 가스는 d₀=d₂이 크게 될수록 배출량이 저하하는 것을 알 수 있다.

본윈 명세서의 제4페이지 제14줄 내지 제18줄에서도 설명을 하고 있으나, NOx 가스는 d₀=d₂가 크게 될수록 배출량이 저하하여, 대형의 디젤엔진용의 장치에서는 최대 1.5㎜ 정도의 직경도 허용이 되나 이 실험에서 명백한 바와 같이 탄화수소가스는 d₀=d₂가 0.5㎜를 넘으면 점차 증가한다.

(단, d₀=d₂가 0.5㎜를 초과하여도 1.5㎜ 정도까지의 사이에서는 본원 고안의 장치를 사용하지 않은 경우보다도 탄화수소가스의 배출농도는 낮은 그대로이다).

따라서 탄화수소가스의 배출농도를 적어도 본원 고안의 장치를 사용하지 않았던 경우보다도 낮게하면서 그위에 또한 NOx 가스의 농도를 될수록 작게할 경우에는 d₀=d₂를 1.5㎜ 정도에 까지 크게하여도 유효하다」

[실험예 3]

실시예의 장치(d₀=d₂=0.3㎜)를 실험예 2의 테스트 차에 대하여, 제1세관(3)이 수직선에 대하여 소정의 각도(β)를 이루도록 부착하였다.

그리고 실험예 2와 마찬가지로 테스트 차를 ①60km/h, ②80km/h로 부하주행시켜서 그매의 물의 소비량(단위는 연료 소비량에 대한 용량%) 및 연료소비량(cc/분)을 측정하였다. 이 측정은 β를 여러가지로 바꾸어서 반복하였다.

이 결과를 다음의 제3표에 표시한다.

물의 소비량은 ①60km/h에서도 ②80km/h에서도 변하지 않았으므로 간추려서 표시한다.

[표 3]

(* 실시예의 장치를 부착하지 않은 것)

본 실험에서 명백한 바와 같이 제1세관(3)이 수직으로 세워져 있는 경우(β=0의 경우)가 가장 연료비가 좋고(연료소비량이 적고), 제1세관(3)의 수직선에 대한 각도가 20°를 초과하면 연료소비량이 급히 증가하여, 연료비가 나쁘게 된 것을 알 수 있다.

즉 연료비의 좋은 점에서 보면 제1세관(3)을 수직으로 세워져 있는 것이 바람직하고, 경우에 따라서는 수직선에 대하여 +20∼-20°의 경사를 가지고 있어도 연료비의 좋은 상태를 얻을 수가 있다.

[실험예 4]

(1) 실시예의 장치(d₀=d₂=0.3㎜)를 접속호스(10)를 통하여 배기가스 샘플링 유니트(가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼제 · CFP-301)에 접속하였다.

다음에 다이어프램시의 전동 섹숀 펌프를 준비하고 상기 유니트의 흡인펌프로서의 이 섹숀 펌프를 부착하였다.

이에 따라서 실시예의 장치는 부압 550㎜Hg로 흡인되어서 고다습 공기를 제조하였다.

유니트 내부의 흡인가스 유도관의 도중에 클러코어가 있고, 여기서 고다습 공기는 -10℃에 냉각되어, 수분은 액화된다. 상기 펌프는 액화된 물과 공기와의 혼합물을 흡인하여 유니트 내부에 있는 드레인 용기에 송입한다.

드레인 용기의 하부에 물이 고이고, 상부에 공기가 고인다.

이 공기의 압력이 1.3기압(대기압넣음)이 되면 펌프는 자동정지하도록 설정하였다.1.3기압에 설정하는 것으로, 유니트는 실험예 2의 테스트 차를 80km/h로 부하주행시켰을 때와, 전혀 동일한 부압(약 500㎜Hg)이 발생하는 것을 미리 확인하고 있다. 이 부압이 실시예의 장치에 주어진다.

실험시 외기(주위)온도는 약 15℃이고, 드레인 용기 내부의 공기의 온도는 7℃였다.

드레인 용기에는 눈금이 있고, 외부로 부터의 물의 용량을 판독할 수 있다. 그래서 이 물의 량 cc와 공기(7℃ · 1.3기압)의 양과를 측청하였다. 이것을 본 명세서에서는 「물/공기비」라 부른다.

(2) 같은 장치(d₀=0.3㎜)를 이번은 실험예 2의 테스트 차에 접속하였다.

그리고 이 차를 80km/h로 부하주행(부압 · 약 550㎜Hg) 시켜서, 연료 소비량(cc/분)을 측정하였다.

이 때 테스트 차와 섹숀 펌프는 전혀 동일한 부압을 실시예의 장치에 주므로 전항(1)과 동일한 조건으로 고다습 공기가 제조된 것이 된다.

(3) 그래서 에어콘트롤·필터(8b)를 여러가지의 것으로 대체하여, 전항(1) ·(2)의 측정을 반복하였다. 이 결과를 다음의 제4표에 표시한다.

[표 4]

(주 1:공기는 7℃ · 1.3 기압)

(주 2:실시예의 장치를 부착하지 않음)

(4) 이 결과에서 물/공기비가 1/17에서 1/21의 고다습 공기가 바람직한 것이 판명된다. 다시 이와 같은 물/공기비를 주므로써 에어콘트롤 · 필터(8b)를 사용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

이상과 같이 본 고안에 따라서 개각 각도(α)를 55 내지 65도로 하면 제조된 고다습 공기를 내연기관 또는 보일러에 공급한 경우, 완전히 연소에 가까워지고, 그 결과, 염심은도가 높게 되고, 배기가스 중의 CO 가스농도가 낮고 CO₂가스농도가 높게 된다.

또 배기가스중의 HC 농도가 저하하여 연료비가 개선된다.

Claims (7)

1. 물을 저장하는 용기(4)와, 그 용기내의 수중에 개구한 극히 가는 수분취입구(7)를 가지고 그 수분 취입구(7)에서 물을 감압 흡인하는 제2세관(1)과 대기중에 대기한 공기 취입구를 가지는 제3세관(2)과, 그 제3세관(2)을 흐르는 공기와 상기 제2세관(1)에서 감압 흡인이 된 흐름을 합류시킨 후, 윗쪽에 유도하는 대략 역 Y자형의 유로를 가지는 합류부(5)와, 그 합류부(5)에서 합류된 수분을 합유한 공기흐름을 상승시켜서 배출용 노즐에서 배출시키는 대략 수직한 제1세관(3)으로된 고다습공기의 제조장치에 있어서, 상기 제1세관(3)이 수직이나 또는 수직선에 대하여 +20°내지 -20°의 경사를 가지고, 상기 합류부(5)는 초고분자 폴리에틸렌으로 구성하고, 그리고 상기 Y자형의 유로의 제2세관(1)과 제3세관(2)과의 합류각도인 개각각도(α)를 55° 내지 65°로한 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 제1세관(3), 제12세관(1) 및 제3세관(2)의 직경은 1㎜ 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
3. 제1항에 있어서, 제1세관(3)의 길이는 80 내지 180㎜인 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 수분 취입구(7)의 노즐구멍직경은 0.1 내지 0.5㎜인 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
5. 제1항에 있어서, 수분 취입구(7)의 노즐구멍지름(d₀)과 상기 배출용 노즐(9e)을 관통하는 구멍지름(d₂)의 크기가 같고 (d₀=d₂), d₀=d₂가 0.1㎜~1.5㎜의 사이의 값인 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 수분 취입구(7)의 노즐구멍지름(d₀)과 상기 배출용노즐(9e)을 관통하는 구멍지름(d₂)의 크기가 같고 (d₀=d₂), d₀=d₂가 0.5㎜∼1.5㎜의 사이의 값인 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.
7. 제1항에 있어서, 대기중에 개구한 상기 공기 취입구는 상기 수분취입구(7)에서 감압흡인되는 물과, 당해공기 취입구로부터 취입하는 공기등이 상기 합류부(5)에서 합류되어서 생성되는 고다습 공기의 물/공기비가 1/17∼1/21이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고다습 공기의 제조장치.