WO2019045539A1 - 에어-가스 믹서를 포함하는 혼소장치 - Google Patents

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WO2019045539A1
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박인만
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티엠에스꼬레아 주식회사
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M29/00—Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture
    • F02M29/04—Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture having screens, gratings, baffles or the like
    • F02M29/06—Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture having screens, gratings, baffles or the like generating whirling motion of mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M35/02—Air cleaners
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    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a confinement apparatus that can use two or more kinds of fuels at the same time or can be used alone.
  • a diesel engine of a high speed four stroke cycle type using diesel or heavy oil as a fuel has a problem that a fuel cost is high and a variety of environmental pollutants are discharged in a large amount .
  • LNG liquefied natural gas
  • LPG liquefied natural gas
  • liquefied petroleum gas Researches on diesel-gas dual fuel engine that can be used are actively being carried out.
  • the duplexer includes a first feeder for supplying diesel or heavy oil to the duplex engine and a second feeder for feeding LNG or LPG, And is configured to operate by being supplied with fuel solely from one or both of the first and second supply devices simultaneously.
  • the second feeder comprises a first feed line for feeding LNG or LPG from the feeder, an air-gas mixer for feeding LNG or LPG from the first feed line and mixing with the air, and And a second transfer line for transferring a mixed gas of air and gas (LNG or LPG) mixed with each other in the air-gas mixer from the air-gas mixer to the miscellaneous engine.
  • LNG or LPG mixed gas of air and gas
  • the mixed state of air and gas is one of the important factors determining the combustion efficiency of the coarse engine in the mixed gas supplied to the coarse engine.
  • the air-gas mixer has a configuration in which the LNG or LPG is simply or naturally mixed with air in a single space, the mixing apparatus previously provided is capable of supplying a mixed gas in which air and gas are mixed more uniformly There is a problem in that it is difficult to improve the combustion efficiency of the combustion engine.
  • Embodiments of the present invention provide a more favorable confinement device in terms of homogeneous mixing of air and gas (gaseous fuel: LNG, LPG, etc.), shortening of mixing time of air and gas, and compacting of air-gas mixer There is a purpose.
  • an internal combustion engine comprising: a combustion engine (10) capable of using either liquid fuel or gaseous fuel alone or both at the same time as fuel; A liquid fuel supply device (20) for supplying liquid fuel to the collision engine (10); And a gaseous fuel supply device (30) for supplying gaseous fuel to the combustion engine (10), wherein the gaseous fuel supply device (30) comprises a gaseous fuel transfer line (31)
  • An air-gas mixer 32 for mixing the gaseous fuel from the line 31 with air, and a mixed gas of air and gaseous fuel mixed in the air-gas mixer 32 to the coarse engine 10
  • Gas mixer 32 is provided with a confluence space 111 and a mixing space 112 communicating with each other so as to communicate with the confluence space 111, And a mixed gas discharge port 115 communicating with the gas fuel inlet 113 and the air inlet 114 and the mixing space 112.
  • the mixing space 111 is disposed on one side of the longitudinal direction of the mixer main body 110 and the mixing space 112 is extended from the merging space 111 so as to be disposed on the other side in the longitudinal direction of the mixer main body 110 .
  • the gas fuel inlet 113 is provided at one end of the mixer body 110 in the longitudinal direction thereof and the air inlet 114 is provided around one end of the mixer body 110 in the longitudinal direction,
  • the gas discharge port 115 may be provided at the other end in the longitudinal direction of the mixer body 110.
  • the mixing space 112 may have a circular cross section and a constant cross section.
  • the impact member 120 is disposed in the longitudinal direction of the mixing space 112 in the mixing space 112 having a circular cross section and both sides thereof are in close contact with the inner circumference of the mixing space 112,
  • a spiral plate having a spiral structure is formed along the longitudinal direction of the mixing space 112 so as to compartmentalize the mixing space 112 and allow air and gaseous fuel from the confluence space 111 to collide with and pivotally move, ).
  • the spiral plate may have a plurality of orifices 121 penetrating the air from the confluence space 111 and the gaseous fuel to pass therethrough.
  • the orifices 121 may be formed so as to be compressed from the orifice inlet side to the orifice outlet side so as to be compressed while passing through the air and the gaseous fuel.
  • the spiral plate is formed in a shape protruding from the periphery of the orifice inlet of the orifices 121 and extending in a protruding direction, thereby guiding the inflow of air and gaseous fuel into the orifice inlet of the orifices 121, And may have an orifice guide 122 that causes interference with gaseous fuel.
  • the air-gas mixer 32 injects the gaseous fuel introduced into the confluence space 111 from the gaseous fuel transfer line 31 toward the mixing space 112 at a pressure higher than the pressure at the time of introduction And may further include an ejector 130.
  • the ejector 130 includes an inlet 131 disposed in the confluence space 111 and communicated with the gaseous fuel inlet 113 and a gaseous fuel introduced through the inlet 131 into the mixing space 112 And an internal flow path 133 connecting the inlet 131 and the outlet 132 is formed in a shape that is reduced from the inlet 131 toward the outlet 132 So that the gaseous fuel is ejected at an increased pressure and the flow of the air introduced into the confluence space 111 can be directed toward the mixing space 112 by the flow of the gaseous fuel.
  • the air-gas mixer 32 may further include a diffusion member 140 for diffusing gaseous fuel ejected from the ejector 130 toward the mixing space 112.
  • the diffusion member 140 includes a distribution hole 141 disposed to face the outlet 132 of the ejector 130 and diffusing gaseous fuel ejected from the ejector 130 toward the mixing space 112, Respectively.
  • the distribution holes 141 are formed in a shape that is reduced from the inlet side of the distribution hole toward the outlet side of the distribution hole so that the gaseous fuel ejected from the ejector 130 can be compressed while passing through the distribution holes 141.
  • the gaseous fuel supply device 30 may further include an air filter 34 for filtering the air introduced into the air inlet 114 of the air-gas mixer 32.
  • an internal combustion engine comprising: a combustion engine (10) capable of simultaneously using liquid fuel of light oil or heavy oil and gaseous fuel of LNG or LPG; A liquid fuel supply device (20) for supplying liquid fuel to the collision engine (10); An air-gas mixer 32 for mixing the gaseous fuel from the gaseous fuel transfer line 31 with air, and an air-gas mixer 32 for mixing the gaseous fuel from the gas- And a gaseous fuel delivery line (33) configured to deliver a gaseous mixture of air and gaseous fuel to the coarse engine (10), the air-gas mixer (32) comprising a mixer body
  • the mixer main body 110 is provided with a confluence space 111 and a mixing space 112 so as to communicate with each other, and the mixing chamber 120, the ejector 130 and the diffusion member 140, A gas fuel inlet 113 communicating with the confluence space 111 and an air inlet 114 and a mixed gas outlet 115 communicating with the mixing space 112, And the mixing space 112 are disposed on one side of
  • Plate, And the orifices 121 are formed so that the orifices 121 are reduced in size from the orifice inlet side toward the orifice outlet side so as to be compressed while passing through the air and the gaseous fuel
  • An inlet 131 disposed in the confluence space 111 and communicated with the gaseous fuel inlet 113 and a gaseous fuel flowing through the inlet 131 toward the mixing space 112,
  • an internal flow passage 133 connecting the inlet 131 and the outlet 132 is formed in a shape that is reduced from the inlet 131 toward the outlet 132,
  • the fuel is injected at an increased pressure and the flow of the air introduced into the confluence space 111 is directed toward the mixing space 112 by the flow of the jetted gaseous fuel
  • a distribution hole 141 for distributing the gaseous fuel ejected from the ejector 130 toward the mixing space 112 is disposed so as to face the outlet 132 of the ejector 130, Are formed in such a shape that they are contracted from
  • the impingement member 120 is constituted by the spiral plate, the air and the gaseous fuel can be swiveled along the twisted surface of the spiral plate, thereby forming a vortex in the mixing space 112
  • the air and the gaseous fuel can be mixed more uniformly in a short time by the combined action of the vortex and the irregular flow.
  • the orifices 121 through which the air and the gaseous fuel pass are passed through the spiral plate for partitioning the mixing space 112 and the orifices 121 are formed so as to be reduced toward the orifice outlet side from the orifice inlet side, It is possible to cause the ejection, compression and expansion of fuel and air, and thus uniform mixing of the gaseous fuel and air can be accomplished more reliably in a shorter time.
  • the diffusing member 140 for diffusing the gaseous fuel introduced into the mixing space 112 from the merging space 111 is included in the mixing space 112, It is possible to positively prevent the formation of a dead zone in which no mixing of air and gaseous fuel occurs due to uncertain provision of the gaseous fuel in a specific region of the entry section.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a confluence apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the air-gas mixer shown in Fig.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the collision member shown in Fig.
  • gaseous fuel supply device 31 gaseous fuel transfer line
  • FIG. 1 A confinement apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in Figs.
  • a confluence apparatus includes a confluence engine 10 configured to use either liquid fuel or gaseous fuel solely or simultaneously to use liquid fuel and gaseous fuel, and (20) and a gaseous fuel supply device (30) for supplying liquid fuel and gaseous fuel to the collision engine (10), respectively.
  • the liquid fuel may be light oil or heavy oil
  • the gaseous fuel may be LNG or LPG.
  • the combined engine 10 may be a diesel-gas dual fuel engine.
  • a governor 26-2 is operated in accordance with an increase in load of the damper engine 10, The amount of the liquid fuel supplied from the fuel supply device 20 to the miscellaneous engine 10 is reduced to an appropriate level and the gaseous fuel supply amount control unit 36-1 is operated, The fuel can be supplied to the combustion engine 10 in an appropriate amount.
  • the temperature sensor 11 and the pressure sensor 12 the temperature of the exhaust gas discharged from the miscellaneous engine 10 and the highest explosion pressure generated in the miscellaneous engine 10 are respectively measured,
  • the governor 26-2 and the gaseous fuel supply quantity control unit 36-1 are operated respectively so that the amount of the liquid fuel supplied to the misfit engine 10 is further reduced
  • the amount of gaseous fuel can be further increased.
  • the gasoline fuel can be used at a rate of 80% or more during the miscellaneous operation.
  • the amount of the gaseous fuel to be used can be appropriately adjusted in accordance with the amount of the pollutants in the exhaust gas detected by the pollutant sensor 13.
  • the liquid fuel supply apparatus 20 includes a liquid fuel tank 25 as a liquid fuel supply source and a liquid fuel transfer line 21 for transferring the liquid fuel from the liquid fuel tank 25 to the miscellaneous engine 10 .
  • the liquid fuel pump 26-1 is provided on the liquid fuel transfer line 21 so that when the liquid fuel pump 26-1 is operated, the liquid fuel stored in the liquid fuel tank 25 passes through the liquid fuel transfer line 21 and fed to the coarse engine 10.
  • a governor 26-2 may be provided to regulate the amount of liquid fuel delivered by the liquid fuel pump 26-1.
  • the gaseous fuel supply device (30) includes a gaseous fuel tank (35) as a gaseous fuel supply source.
  • the gaseous fuel supply device 30 also includes a gaseous fuel transfer line 31 for transferring the gaseous fuel from the gaseous fuel tank 35 and a gaseous fuel transfer line 31 for uniformly mixing the gaseous fuel from the gaseous fuel transfer line 31 with air Gas mixer 32 and a mix of uniformly mixed air and gaseous fuel in the air-gas mixer 32 from the air-gas mixer 32 to the combined engine 10 And a gas transfer line (33).
  • the gaseous fuel supply device 30 may further include a vaporization unit for vaporizing the liquid gaseous fuel stored in the gaseous fuel tank 35.
  • Reference numeral 34 in FIG. 2 denotes an air filter for filtering the air introduced into the air-gas mixer 32 to remove foreign substances in the air, and the gaseous fuel supply device 30 includes an air filter 34 .
  • a gaseous fuel supply amount control unit 36-1 and a gaseous fuel supply pressure regulation unit 36-2 may be provided on the gaseous fuel transfer line 31 .
  • a gaseous fuel and air are introduced into the air-gas mixer 32 and the gaseous mixture is supplied from the air-gas mixer 32 to the coarse engine 10 through a turbo charger, As shown in FIG.
  • the air-gas mixer 32 includes an elongated mixer body 110.
  • the mixer body 110 may be formed to have a linear structure.
  • the mixer body 110 has a confluence space 111, a mixing space 112, a gas fuel inlet 113, an air inlet 114, and a mixed gas outlet 115.
  • the confluence space 111 and the mixing space 112 are provided so as to communicate with each other inside the mixer body 110.
  • the confluence space 111 is disposed on one side in the longitudinal direction of the mixer body 110 (right side in FIG. 2).
  • the mixing space 112 is elongated from the confluence space 111 so as to be arranged on the other side in the longitudinal direction of the mixer body 110 (left side as viewed in FIG. 2).
  • the mixing space 112 is formed in a circular shape in cross section.
  • the mixing space 112 may be formed to have a constant cross-section.
  • the gas fuel inlet 113 and the air inlet 114 communicate with the confluence space 111.
  • the gaseous fuel inlet 113 is provided to communicate with the confluence space 111 at one end in the longitudinal direction of the mixer body 110 (right end as viewed in FIG. 2).
  • the gaseous fuel transfer line 31 is connected to the gaseous fuel inlet 113.
  • the air inlet 114 is provided to communicate with the confluence space 111 on one side of the longitudinal direction of the mixer body 110 (right side as viewed in FIG. 2).
  • the air filter 34 may be connected to the air inlet 114.
  • an air introduction line may be connected to the air introduction port 114, and an air filter 34 may be provided on the air introduction line.
  • the mixed gas discharge port 115 communicates with the mixing space 112.
  • the mixed gas discharge port 115 is provided to communicate with the mixing space 112 at the other longitudinal end of the mixer body 110 (left end as viewed in FIG. 2).
  • the mixed gas transfer line 33 is connected to the mixed gas discharge port 115.
  • the gaseous fuel is introduced into the confluence space 111 through the gas fuel inlet 113 and the air is introduced into the confluence space 111 through the air inlet 114.
  • the combined air and the gaseous fuel in the confluence space 111 are introduced into the mixing space 112 and then discharged to the outside of the mixer main body 110 through the mixed gas discharge port 115.
  • the air-gas mixer 32 further includes a collision member 120, an ejector 130, and a diffusion member 140 as components.
  • the collision member 120 is provided with at least one mixing space 112 having a circular cross section.
  • the collision member 120 is disposed in the mixing space 112 in the longitudinal direction of the mixing space 112. 2 and 3, the impingement member 120 is in close contact with the inner periphery of the mixing space 112 on both sides thereof to compartmentalize the mixing space 112, and the air from the confluence space 111 And a spiral plate of a predetermined length twisted in a spiral manner along the longitudinal direction of the mixing space 112 so that the gaseous fuel can collide and turn.
  • the air and the gaseous fuel introduced into the mixing space 112 collide with the twisted surface of the spiral plate in the course of passing through the mixing space 112 defined by the spiral plate It forms an irregular flow.
  • the air and the gaseous fuel form a vortex as they swing along the twisted surface of the spiral plate.
  • the air and the gaseous fuel are mixed with each other uniformly in a short period of time owing to the complex action of such irregular flow and vortex.
  • a plurality of orifices 121 through which air from the confluence space 111 and gaseous fuel can pass, are passed through the spiral plate constituting the collision member 120.
  • the orifices 121 may be arranged to be uniformly distributed throughout the spiral plate.
  • the air and the gaseous fuel from the confluence space 111 are introduced into one space and the remaining space of the mixing space 112 as the mixing space 112 is partitioned by the spiral plate.
  • the air and the gaseous fuel introduced into the mixing space 112 pass through the orifices 121 and move from one space to the other space of the mixing space 112,
  • the air and the gaseous fuel which are present in one of the spaces and the other space are mixed with air and gaseous fuel ejected through the orifices 121.
  • the air and the gaseous fuel are naturally compressed through the orifices 121, they are dispersed while repeating compression and expansion.
  • the air and the gaseous fuel are mixed with each other more uniformly in a shorter period of time owing to such a jetting action, compression and expansion action, and a combination of the aforementioned irregular flow and vortex.
  • the orifices 121 are formed so as to be compressed toward the orifice inlet side toward the orifice outlet side so as to be compressed by the compressive force in the process of passing air and gaseous fuel.
  • the air and the gaseous fuel are mixed with each other with more reliably dispersed because of repeated compression and expansion with a larger difference.
  • the spiral plate includes an annular orifice guide 122 having a guide surface that protrudes from the periphery of the orifice inlet of the orifices 121 and is formed in a shape that expands in a direction of protrusion, Respectively.
  • the orifice guide 122 induces the inflow of air and gaseous fuel into the orifice inlet of the orifices 121 to more reliably and actively cause compression and expansion of the air and gaseous fuel. Further, irregular flow can be formed in the mixing space 112 as air and gaseous fuel cause interference, including collision, with the orifice guide 122 protruding from the spiral plate to a predetermined height.
  • the ejector 130 is disposed in the confluence space 111.
  • the ejector 130 has an inlet 131 communicating with the gas fuel inlet 113 and an outlet 132 discharging the gaseous fuel introduced through the inlet 131 toward the mixing space 112,
  • the flow path 133 connecting the inlet 131 and the outlet 132 is formed so as to be reduced toward the outlet 132 from the inlet 131 side.
  • the flow path 133 is provided inside the ejector 130.
  • the flow path 133 has a reduced shape toward the outlet 132 from the inlet 131 side, the gaseous fuel is jetted toward the mixing space 112 at a relatively increased pressure, The collision, swirling, ejection, compression and expansion action of air and gaseous fuel in the space 112 can be caused more reliably.
  • the flow of air introduced in the direction intersecting the direction of introduction of gaseous fuel into the confluence space 111 can be accurately guided toward the mixing space 112 by the flow of gaseous fuel ejected at a high pressure.
  • the diffusion member 140 is disposed to face the outlet 132 of the ejector 130. Distribution holes 141 for diffusing gaseous fuel ejected from the ejector 130 toward the mixing space 112 are passed through the diffusion member 140.
  • the gaseous fuel from the ejector 130 is distributed through the distribution holes 141 and is diffused into the mixing space 112. Accordingly, as the supply of the gaseous fuel to the specific region of the entering section adjacent to the confluence space 111 in the mixing space 112 is uncertain, it is possible to prevent the formation of a dead zone in which the air and the gaseous fuel are not mixed have.
  • the distribution holes (141) are formed in such a shape that the distribution holes (141) gradually decrease from the distribution hole entrance side toward the distribution hole exit side. This is a configuration for compressing the gaseous fuel to a large compressive force.
  • the gaseous fuel is introduced into the mixing space 112 in a primarily dispersed state by the compression and expansion action as it passes through the distribution holes 141, 121).

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Abstract

본 발명은 혼소장치를 제공한다. 본 발명에 따른 혼소장치는 디젤-가스 혼소엔진(10)에 공급할 LNG(Liquefied Natural Gas, 액화천연가스) 또는 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스)와 같은 기체연료를 공기와 혼합시키는 에어-가스 믹서(air-gas mixer, 32)를 포함한다. 에어-가스 믹서(32)는, 기체연료 및 공기가 도입되는 혼합공간(112)을 가진 믹서 본체(110)와; 혼합공간(112)에 배치되며 복수의 오리피스(orifice, 121)가 관통된 충돌부재(120)를 포함함으로써, 기체연료를 공기와 보다 균일하게 혼합할 수 있다.

Description

에어-가스 믹서를 포함하는 혼소장치
본 발명의 실시예는 2종류 이상의 연료를 동시에 사용할 수도 있고 단독으로 전환하여 사용할 수도 있는 혼소장치에 관한 것이다.
일반적으로, 경유나 중유를 연료로 하는 고속 4행정 사이클(high speed four stroke cycle) 방식의 디젤 엔진(diesel engine)은, 연료비가 많이 소요되고, 각종의 환경오염물질이 다량으로 배출되는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근에는 연료비 절감, 환경오염물질 배출량 감소 등을 목적으로 경유나 중유와 같은 디젤연료와 함께 LNG(Liquefied Natural Gas, 액화천연가스) 또는 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스)를 연료로 사용할 수 있는 디젤-가스 혼소엔진(diesel-gas dual fuel engine)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
디젤-가스 혼소엔진을 포함하는 혼소장치를 살펴보면, 혼소엔진에 경유 또는 중유를 공급하는 제1공급장치와 LNG 또는 LPG를 공급하는 제2공급장치를 포함하고, 제1과 제2공급장치 중 어느 하나로부터 단독으로 연료를 공급받거나 제1과 제2공급장치 둘 모두로부터 동시에 연료를 공급받아서 작동하도록 구성된다.
여기에서, 제2공급장치는, 공급원으로부터의 LNG 또는 LPG를 이송하는 제1이송라인, 제1이송라인으로부터 LNG 또는 LPG를 공급받아 공기와 혼합하는 에어-가스 믹서(air-gas mixer), 그리고 에어-가스 믹서에서 서로 혼합된 공기와 가스(LNG 또는 LPG)의 혼합기체를 에어-가스 믹서로부터 혼소엔진으로 이송하는 제2이송라인을 포함한다.
혼소엔진에 공급되는 혼합기체에 있어서, 공기와 가스(LNG 또는 LPG)의 혼합상태는 혼소엔진의 연소효율을 결정짓는 중요 인자 중 하나이다. 그런데, 이전까지의 혼합장치는, 에어-가스 믹서가 LNG 또는 LPG를 단일 공간에서 공기와 단순히 또는 자연히 혼합시키는 구성을 가지기 때문에, 혼소엔진에 공기와 가스가 보다 균일하게 혼합된 혼합기체를 공급하기 쉽지 않고, 이에 따라 혼소엔진의 연소효율을 향상시키는 데 한계가 따르는 문제가 있다.
한편, 공기와 가스가 통과하는 통로를 길게 형성하여 공기와 가스의 균일 혼합을 도모한 타입의 에어-가스 믹서가 제안되어 있다. 그러나, 이 타입은, 단지 통로의 길이가 길 뿐이므로 사실상 공기와 가스를 한층 개선된 수준으로 균일하게 혼합시킬 수 없는 것이고, 통로의 길이가 길어진 점에 따라 전체적으로 부피가 큰 문제점 및 공기와 가스의 혼합에 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0027810호(2009.03.18.), 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0022269호(2014.02.24.) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1381034호(2014.04.04.)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예는 공기와 가스(기체연료 : LNG, LPG 등)의 균일 혼합, 공기와 가스의 혼합시간 단축 및 에어-가스 믹서의 콤팩트화(compactification) 면에서 보다 유리한 혼소장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액체연료(liquid fuel)와 기체연료(gaseous fuel) 중 어느 하나를 단독으로 또는 둘 모두를 동시에 연료로 사용 가능한 혼소엔진(10)과; 상기 혼소엔진(10)에 액체연료를 공급하는 액체연료 공급장치(20)와; 상기 혼소엔진(10)에 기체연료를 공급하는 기체연료 공급장치(30)를 포함하고, 상기 기체연료 공급장치(30)는, 기체연료를 이송하는 기체연료 이송라인(31), 상기 기체연료 이송라인(31)으로부터의 기체연료를 공기와 혼합하는 에어-가스 믹서(32), 그리고 상기 에어-가스 믹서(32)에서 혼합된 공기와 기체연료의 혼합기체를 상기 혼소엔진(10)으로 이송하는 혼합기체 이송라인(33)을 포함하며, 상기 에어-가스 믹서(32)는, 내부에 합류공간(111)과 혼합공간(112)이 서로 연통하도록 마련되고, 상기 합류공간(111)과 각각 연통된 기체연료 도입구(113)와 공기 도입구(114) 및 상기 혼합공간(112)과 연통된 혼합기체 토출구(115)를 가지며, 상기 기체연료 도입구(113)와 상기 혼합기체 토출구(115)에 각각 상기 기체연료 이송라인(31)과 상기 혼합기체 이송라인(33)이 연결된 믹서 본체(110)와; 상기 혼합공간(112)에 상기 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 충돌 가능하도록 구비된 적어도 하나 이상의 충돌부재(120)를 포함하는, 혼소장치가 제공될 수 있다.
상기 합류공간(111)은 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽으로 배치되고, 상기 혼합공간(112)은 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽으로 배치되도록 상기 합류공간(111)으로부터 연장될 수 있다. 그리고, 상기 기체연료 도입구(113)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 끝에 마련되고, 상기 공기 도입구(114)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 둘레에 마련되며, 상기 혼합기체 토출구(115)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽 끝에 마련될 수 있다.
상기 혼합공간(112)은 횡단면이 원형인 데다 일정하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 충돌부재(120)는, 원형의 횡단면을 가진 상기 혼합공간(112)에 상기 혼합공간(112)의 길이방향으로 배치되고, 양쪽 옆이 상기 혼합공간(112)의 내주에 밀착되어 상기 혼합공간(112)을 구획함과 아울러 상기 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 충돌과 선회이동 가능하도록 상기 혼합공간(112)의 길이방향을 따라 나선형으로 비틀린 구조의 스파이럴 플레이트(spiral plate)로 구성될 수 있다.
상기 스파이럴 플레이트는 상기 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 통과 가능하도록 관통된 복수의 오리피스(orifice, 121)를 가질 수 있다. 상기 오리피스(121)들은 공기와 기체연료가 통과하면서 압축되도록 오리피스 입구 쪽에서 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 스파이럴 플레이트는, 상기 오리피스(121)들의 오리피스 입구의 주변으로부터 돌출되고 돌출되는 방향으로 갈수록 확대되는 형상으로 형성됨으로써 상기 오리피스(121)들의 오리피스 입구로 공기와 기체연료의 유입을 유도함과 아울러 공기 및 기체연료와의 간섭을 유발하는 오리피스 가이드(122)를 가질 수 있다.
상기 에어-가스 믹서(32)는, 상기 기체연료 이송라인(31)으로부터 상기 합류공간(111)으로 도입된 기체연료를 상기 혼합공간(112) 쪽을 향하여 도입 당시 압력보다 증가된 압력으로 분출하는 이젝터(ejector, 130)를 더 포함할 수 있다.
상기 이젝터(130)는, 상기 합류공간(111)에 배치되고, 상기 기체연료 도입구(113)와 연통된 입구(131) 및 상기 입구(131)를 통하여 유입된 기체연료를 상기 혼합공간(112) 쪽을 향하여 유출하는 출구(132)를 가지며, 상기 입구(131)와 상기 출구(132)를 연결하는 내부의 유로(133)가 상기 입구(131) 쪽에서 상기 출구(132) 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성됨으로써, 기체연료를 증가된 압력으로 분출하고, 상기 합류공간(111)에 도입된 공기의 흐름을 분출된 기체연료의 흐름에 의하여 상기 혼합공간(112) 쪽으로 유도할 수 있다.
상기 에어-가스 믹서(32)는, 상기 이젝터(130)로부터 상기 혼합공간(112) 쪽으로 분출된 기체연료를 확산시키는 확산부재(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 확산부재(140)는, 상기 이젝터(130)의 상기 출구(132)와 대향하도록 배치되고, 상기 이젝터(130)로부터 상기 혼합공간(112) 쪽으로 분출된 기체연료를 확산시키는 분배구멍(141)들이 관통될 수 있다.
상기 분배구멍(141)들은 분배구멍 입구 쪽에서 분배구멍 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성되어, 상기 이젝터(130)로부터 분출된 기체연료는 상기 분배구멍(141)들을 통과하면서 압축될 수 있다.
상기 기체연료 공급장치(30)는, 상기 에어-가스 믹서(32)의 상기 공기 도입구(114)로 도입되는 공기를 여과하기 위한 에어 필터(air filter, 34)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경유 또는 중유의 액체연료 및 LNG 또는 LPG의 기체연료를 동시에 사용 가능한 혼소엔진(10)과; 상기 혼소엔진(10)에 액체연료를 공급하는 액체연료 공급장치(20)와; 기체연료를 이송하는 기체연료 이송라인(31), 상기 기체연료 이송라인(31)으로부터의 기체연료를 공기와 혼합하는 에어-가스 믹서(32), 그리고 상기 에어-가스 믹서(32)에서 혼합된 공기와 기체연료의 혼합기체를 상기 혼소엔진(10)으로 이송하는 혼합기체 이송라인(33)으로 구성된 기체연료 공급장치(30)를 포함하고, 상기 에어-가스 믹서(32)는 믹서 본체(110), 충돌부재(120), 이젝터(130) 및 확산부재(140)를 포함하며, 상기 믹서 본체(110)는, 내부에 합류공간(111)과 혼합공간(112)이 서로 연통하도록 마련되고, 상기 합류공간(111)과 각각 연통된 기체연료 도입구(113)와 공기 도입구(114) 및 상기 혼합공간(112)과 연통된 혼합기체 토출구(115)를 가지되, 상기 합류공간(111)과 상기 혼합공간(112)은 각각 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽과 길이방향 다른 쪽으로 배치되고, 상기 기체연료 도입구(113)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 끝에 마련되며, 상기 공기 도입구(114)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 둘레에 마련되고, 상기 혼합기체 토출구(115)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽 끝에 마련되며, 상기 기체연료 도입구(113)와 상기 혼합기체 토출구(115)에는 상기 기체연료 이송라인(31)과 상기 혼합기체 이송라인(33)이 각각 연결되고, 상기 충돌부재(120)는, 원형의 횡단면을 가진 상기 혼합공간(112)에 상기 혼합공간(112)의 길이방향으로 배치되며, 양쪽 옆이 상기 혼합공간(112)의 내주에 밀착되어 상기 혼합공간(112)을 구획함과 아울러 상기 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 충돌과 선회이동 가능하도록 상기 혼합공간(112)의 길이방향을 따라 나선형으로 비틀린 스파이럴 플레이트로 구성되고, 공기와 기체연료가 통과 가능하도록 관통된 오리피스(121)들을 가지며, 상기 오리피스(121)들은 공기와 기체연료가 통과하면서 압축되도록 오리피스 입구 쪽에서 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성되고, 상기 이젝터(130)는, 상기 합류공간(111)에 배치되고, 상기 기체연료 도입구(113)와 연통된 입구(131) 및 상기 입구(131)를 통하여 유입된 기체연료를 상기 혼합공간(112) 쪽을 향하여 유출하는 출구(132)를 가지며, 상기 입구(131)와 상기 출구(132)를 연결하는 내부의 유로(133)가 상기 입구(131) 쪽에서 상기 출구(132) 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성됨으로써, 기체연료를 증가된 압력으로 분출하고, 상기 합류공간(111)에 도입된 공기의 흐름을 분출된 기체연료의 흐름에 의하여 상기 혼합공간(112) 쪽으로 유도하며, 상기 확산부재(140)는, 상기 이젝터(130)의 상기 출구(132)와 대향하도록 배치되고, 상기 이젝터(130)로부터 상기 혼합공간(112) 쪽으로 분출된 기체연료를 확산시키는 분배구멍(141)들이 관통되며, 상기 분배구멍(141)들이 분배구멍 입구 쪽에서 분배구멍 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성되어 기체연료가 상기 분배구멍(141)들을 통과하면서 압축되는, 혼소장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 공기와 기체연료가 에어-가스 믹서(32)를 통과하는 과정에서 충돌부재(120)에 충돌하면서 혼합공간(112)에 불규칙한 흐름을 형성하기 때문에, 공기와 기체연료를 단시간 안에 균일하게 혼합시킬 수 있고, 이에 따라 에어-가스 믹서(32)의 콤팩트화, 혼소엔진(10)의 연소효율 향상 등의 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 충돌부재(120)가 스파이럴 플레이트로 구성되기 때문에, 공기와 기체연료를 스파이럴 플레이트의 비틀린 면을 따라 선회이동 시킬 수 있고, 이로 인하여 혼합공간(112)에 와류를 형성할 수 있으므로, 이러한 와류와 불규칙한 흐름의 복합작용에 의하여 공기와 기체연료를 단시간에 보다 균일하게 혼합할 수 있다.
또한, 혼합공간(112)을 구획하는 스파이럴 플레이트에 공기와 기체연료가 통과하는 오리피스(121)들이 관통되고, 오리피스(121)들이 오리피스 입구 쪽으로부터 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성되기 때문에, 기체연료와 공기의 분출 및 압축과 팽창작용을 일으킬 수 있고, 이에 따라 기체연료와 공기의 균일 혼합을 보다 단시간에 더 확실하게 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 합류공간(111)으로부터 혼합공간(112)으로 도입되는 기체연료를 확산시키는 확산부재(140)를 포함하기 때문에, 혼합공간(112)에서 합류공간(111)과 인접한 진입구간의 특정 영역에 기체연료의 제공이 불확실하게 이루어짐에 따라 공기와 기체연료의 혼합이 이루어지지 않는 데드존(dead zone)이 형성되는 것을 적극적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혼소장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어-가스 믹서를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 충돌부재를 나타내는 사시도이다.
[부호의 설명]
10 : 혼소엔진 20 : 액체연료 공급장치
30 : 기체연료 공급장치 31 : 기체연료 이송라인
32 : 에어-가스 믹서 33 : 혼합기체 이송라인
34 : 에어 필터 110 : 믹서 본체
111 : 합류공간 112 : 혼합공간
113 : 기체연료 도입구 114 : 공기 도입구
115 : 혼합기체 토출구 120 : 충돌부재
121 : 오리피스 130 : 이젝터
140 : 확산부재
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 혼소장치가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 혼소장치는, 액체연료와 기체연료 중 어느 하나를 단독으로 또는 액체연료와 기체연료를 동시에 사용 가능하도록 구성된 혼소엔진(10), 그리고 혼소엔진(10)에 각각 액체연료 및 기체연료를 공급하는 액체연료 공급장치(20) 및 기체연료 공급장치(30)를 포함한다.
액체연료는 경유 또는 중유이고, 기체연료는 LNG 또는 LPG일 수 있다. 물론, 이에 따라 혼소엔진(10)은 디젤-가스 혼소엔진(diesel-gas dual fuel engine)일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 혼소장치는, 액체연료만을 사용하여 운전 중 혼소모드로 전환하면, 혼소엔진(10)의 부하량 증가에 맞게 거버너(governor, 26-2)가 작동되어 액체연료 공급장치(20)로부터 혼소엔진(10)에 공급되는 액체연료의 양이 적정의 수준으로 감소됨과 아울러 기체연료 공급량 제어유닛(36-1)이 작동되어 기체연료 공급장치(30)로부터의 기체연료가 혼소엔진(10)에 적정한 양으로 공급될 수 있다. 이후, 온도센서(11) 및 압력센서(12)를 이용, 혼소엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도 및 혼소엔진(10)에서 발생되는 최고 폭발압력을 각각 측정하여 연소상태를 파악하고, 혼소엔진(10)의 운전상태가 양호한 것으로 판단되면, 거버너(26-2) 및 기체연료 공급량 제어유닛(36-1)이 각각 작동되어 혼소엔진(10)에 공급되는 액체연료의 양은 보다 감소되는 반면 기체연료의 양은 더욱 증대될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 혼소장치는, 이러한 과정을 통하여 혼소운전 중 기체연료를 80% 이상의 비율로 사용할 수 있다. 그리고, 오염물질 검출센서(13)에 의하여 검출된 배기가스 내 오염물질의 양에 따라 사용되는 기체연료의 양을 적절히 조절할 수 있다.
액체연료 공급장치(20)는, 액체연료 공급원인 액체연료 탱크(25), 그리고 액체연료 탱크(25)로부터 혼소엔진(10)으로 액체연료를 이송하기 위한 액체연료 이송라인(21)을 포함한다. 물론, 액체연료 이송라인(21) 상에는 액체연료 펌프(26-1)가 설치되어, 액체연료 펌프(26-1)가 작동되면, 액체연료 탱크(25)에 저장된 액체연료는 액체연료 이송라인(21)을 따라 이송되어 혼소엔진(10)에 공급된다. 액체연료 이송라인(21) 상에는 거버너(26-2)가 액체연료 펌프(26-1)에 의하여 이송되는 액체연료의 양을 조절하도록 설치될 수 있다.
기체연료 공급장치(30)는 기체연료 공급원인 기체연료 탱크(35)를 포함한다. 또, 기체연료 공급장치(30)는, 기체연료 탱크(35)로부터의 기체연료를 이송하는 기체연료 이송라인(31), 기체연료 이송라인(31)으로부터의 기체연료를 공기와 균일하게 혼합하는 에어-가스 믹서(32), 그리고 에어-가스 믹서(32)에서 균일하게 혼합된 공기와 기체연료의 혼합기체(mixed gas)를 에어-가스 믹서(32)로부터 혼소엔진(10)으로 이송하는 혼합기체 이송라인(33)을 더 포함한다. 도시된 바는 없으나, 기체연료 공급장치(30)는, 기체연료 탱크(35)에 저장된 액상의 기체연료를 기화시키기 위한 기화유닛을 더 포함할 수 있다.
도 2의 도면부호 34는 에어-가스 믹서(32)에 도입되는 공기를 여과하여 공기 중의 이물질 등을 제거하는 에어 필터(air filter)로, 기체연료 공급장치(30)는 에어 필터(34)를 더 포함할 수 있다. 기체연료 이송라인(31) 상에는 기체연료 공급량 제어유닛(36-1) 및 기체연료 공급압력 조절유닛(36-2)이 설치될 수 있다. 혼합기체 이송라인(33) 상에는 터보 차저(turbo charger)가 설치되어, 기체연료와 공기는 에어-가스 믹서(32)로 도입되고, 혼합기체는 에어-가스 믹서(32)로부터 혼소엔진(10)에 공급될 수 있다.
에어-가스 믹서(32)는 기다란 믹서 본체(110)를 포함한다. 믹서 본체(110)는 직선형 구조를 가지도록 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 믹서 본체(110)는 합류공간(111), 혼합공간(112), 기체연료 도입구(113), 공기 도입구(114) 및 혼합기체 토출구(115)를 가진다.
합류공간(111)과 혼합공간(112)은 믹서 본체(110)의 내부에 서로 연통하도록 마련된다. 합류공간(111)은 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽으로(도 2에서 보아 우측으로) 배치된다. 그리고, 혼합공간(112)은 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽으로(도 2에서 보아 좌측으로) 배치되도록 합류공간(111)으로부터 길게 연장된다. 혼합공간(112)은 횡단면이 원형으로 형성된다. 혼합공간(112)은 횡단면이 일정하도록 형성될 수 있다.
기체연료 도입구(113) 및 공기 도입구(114)는 합류공간(111)과 연통된다. 기체연료 도입구(113)는 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 끝(도 2에서 보아 우측 끝)에 합류공간(111)과 연통하도록 마련된다. 물론, 기체연료 도입구(113)에는 기체연료 이송라인(31)이 연결된다. 공기 도입구(114)는 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 둘레(도 2에서 보아 우측 둘레)에 합류공간(111)과 연통하도록 마련된다. 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 공기 도입구(114)에는 에어 필터(34)가 연결될 수 있다. 또는, 공기 도입구(114)에 공기 도입라인이 연결되고, 공기 도입라인 상에 에어 필터(34)가 설치될 수도 있다.
혼합기체 토출구(115)는 혼합공간(112)과 연통된다. 혼합기체 토출구(115)는 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽 끝(도 2에서 보아 좌측 끝)에 혼합공간(112)과 연통하도록 마련된다. 당연히, 혼합기체 토출구(115)에는 혼합기체 이송라인(33)이 연결된다.
이와 같은 믹서 본체(110)에 의하면, 기체연료는 기체연료 도입구(113)를 통하여, 공기는 공기 도입구(114)를 통하여 합류공간(111)으로 도입된다. 그리고, 합류공간(111)에서 합류된 공기와 기체연료는 혼합공간(112)으로 도입된 다음 혼합기체 토출구(115)를 통하여 믹서 본체(110)의 외부로 토출된다.
에어-가스 믹서(32)는 충돌부재(120), 이젝터(130) 및 확산부재(140)를 구성요소로서 더 포함한다.
충돌부재(120)는 원형의 횡단면을 가진 혼합공간(112)에 적어도 하나 이상이 구비된다. 충돌부재(120)는 혼합공간(112)에 혼합공간(112)의 길이방향으로 배치된다. 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 충돌부재(120)는, 양쪽 옆이 혼합공간(112)의 내주에 밀착되어 혼합공간(112)을 구획함과 아울러, 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 충돌과 선회이동 가능하도록 혼합공간(112)의 길이방향을 따라 나선형으로 비틀린 소정 길이의 스파이럴 플레이트로 구성된다.
스파이럴 플레이트로 구성된 충돌부재(120)에 의하면, 혼합공간(112)으로 도입된 공기와 기체연료는 스파이럴 플레이트에 의하여 구획된 혼합공간(112)을 통과하는 과정에서 스파이럴 플레이트의 비틀린 면에 충돌함에 따라 불규칙적인 흐름을 형성한다. 아울러, 공기와 기체연료는 스파이럴 플레이트의 비틀린 면을 따라 선회이동을 함에 따라 와류를 형성한다.
그러므로, 공기와 기체연료는 이와 같은 불규칙적인 흐름과 와류의 복합작용으로 인하여 단시간에 균일하게 서로 혼합된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 충돌부재(120)를 구성하는 스파이럴 플레이트에는 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 통과 가능한 복수 개의 오리피스(121)가 관통된다. 오리피스(121)들은 스파이럴 플레이트의 전반에 균일하게 분포하도록 배치될 수 있다.
합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료는 혼합공간(112)이 스파이럴 플레이트에 의하여 구획됨에 따라 혼합공간(112)의 어느 한 공간과 나머지 공간으로 나뉘어 도입된다. 오리피스(121)들에 의하면, 혼합공간(112)으로 도입된 공기와 기체연료는 오리피스(121)들을 통과하여 혼합공간(112)의 어느 한쪽 공간으로부터 다른 쪽 공간으로 이동하므로, 혼합공간(112)의 어느 한쪽과 다른 쪽 공간으로 나뉘어서 존재하는 공기와 기체연료는 오리피스(121)들을 통하여 분출되는 공기 및 기체연료와 혼합된다. 또한, 공기와 기체연료는 오리피스(121)들을 통과하면서 자연히 압축되므로 압축과 팽창을 반복하면서 분산된다.
그러므로, 공기와 기체연료는 이와 같은 분출작용, 압축과 팽창작용 및 앞서 언급한 불규칙적인 흐름과 와류의 복합작용으로 인하여 보다 단시간에 더욱 균일하게 서로 혼합된다.
도 3에서 확대하여 표현한 바와 같이, 오리피스(121)들은 공기와 기체연료가 통과하는 과정에서 보다 압축력으로 압축되도록 오리피스 입구 쪽에서 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성된다.
오리피스 입구 쪽에서 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상의 오리피스(121)들에 의하면, 공기와 기체연료는 보다 큰 차이로 압축과 팽창을 반복하므로 보다 확실하게 분산되면서 서로 혼합된다.
도 3에 2점쇄선으로 도시된 바와 같이, 스파이럴 플레이트는, 오리피스(121)들의 오리피스 입구의 주변으로부터 돌출되고, 돌출되는 방향으로 갈수록 확대되는 형상으로 형성된 안내면을 가진 고리형의 오리피스 가이드(122)를 구비한다.
오리피스 가이드(122)에 의하면, 오리피스(121)들의 오리피스 입구로 공기와 기체연료의 유입을 유도하여 공기와 기체연료의 압축과 팽창작용을 더 확실하고 활발하게 일으킬 수 있다. 그리고, 공기와 기체연료가 스파이럴 플레이트로부터 소정의 높이로 돌출된 오리피스 가이드(122)와 충돌을 비롯한 간섭을 일으킴에 따라 혼합공간(112)에 보다 불규칙적인 흐름을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이젝터(130)는 합류공간(111)에 배치된다. 이젝터(130)는, 기체연료 도입구(113)와 연통된 입구(131) 및 입구(131)를 통하여 유입된 기체연료를 혼합공간(112) 쪽을 향하여 유출하는 출구(132)를 가지는 한편, 입구(131)와 출구(132)를 연결하는 유로(133)가 입구(131) 쪽에서 출구(132) 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성된다. 물론, 유로(133)는 이젝터(130)의 내부에 마련된다.
이와 같은 이젝터(130)에 의하면, 유로(133)가 입구(131) 쪽에서 출구(132) 쪽으로 갈수록 축소된 형상을 가지므로 기체연료를 혼합공간(112) 쪽으로 상대적으로 증가된 고압으로 분출함으로써, 혼합공간(112)에서 공기와 기체연료의 충돌, 선회이동, 분출, 압축과 팽창작용 등을 보다 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 합류공간(111)에 대한 기체연료의 도입방향과 교차하는 방향으로 도입되는 공기의 흐름을 고압으로 분출되는 기체연료의 흐름에 의하여 혼합공간(112) 쪽으로 정확하게 유도할 수 있다.
확산부재(140)는 이젝터(130)의 출구(132)와 마주 보도록 배치된다. 그리고, 확산부재(140)에는 이젝터(130)로부터 혼합공간(112) 쪽으로 분출된 기체연료를 확산시키는 분배구멍(141)들이 관통된다.
확산부재(140)에 의하면, 이젝터(130)로부터의 기체연료는 분배구멍(141)들을 통하여 분배되어 혼합공간(112)에 확산된 형태로 제공된다. 이에, 혼합공간(112)에서 합류공간(111)과 인접한 진입구간의 특정 영역에 기체연료의 제공이 불확실하게 이루어짐에 따라 공기와 기체연료의 혼합이 이루어지지 않는 데드존이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
분배구멍(141)들은 분배구멍 입구 쪽에서 분배구멍 출구 쪽으로 갈수록 점차 축소되는 형상으로 형성된다. 이는 기체연료를 큰 압축력으로 압축하기 위한 구성으로, 기체연료는 이러한 분배구멍(141)들을 통과함에 따른 압축과 팽창작용에 의하여 1차적으로 분산된 상태로 혼합공간(112)으로 도입된 후 오리피스(121)들에 의하여 재차 분산된다.

Claims (3)

  1. 액체연료와 기체연료를 동시에 사용 가능한 혼소엔진(10)과;
    상기 혼소엔진(10)에 액체연료를 공급하는 액체연료 공급장치(20)와;
    기체연료를 이송하는 기체연료 이송라인(31), 상기 기체연료 이송라인(31)으로부터의 기체연료를 공기와 혼합하는 에어-가스 믹서(32), 그리고 상기 에어-가스 믹서(32)에서 혼합된 공기와 기체연료의 혼합기체를 상기 혼소엔진(10)으로 이송하는 혼합기체 이송라인(33)으로 구성된 기체연료 공급장치(30)를 포함하고,
    상기 에어-가스 믹서(32)는 믹서 본체(110) 및 충돌부재(120)를 포함하며,
    상기 믹서 본체(110)는, 내부에 합류공간(111)과 혼합공간(112)이 서로 연통하도록 마련되고, 상기 합류공간(111)과 각각 연통된 기체연료 도입구(113)와 공기 도입구(114) 및 상기 혼합공간(112)과 연통된 혼합기체 토출구(115)를 가지되,
    상기 기체연료 도입구(113)와 상기 혼합기체 토출구(115)에는 상기 기체연료 이송라인(31)과 상기 혼합기체 이송라인(33)이 각각 연결되고,
    상기 충돌부재(120)는, 원형의 횡단면을 가진 상기 혼합공간(112)에 상기 혼합공간(112)의 길이방향으로 배치되며, 양쪽 옆이 상기 혼합공간(112)의 내주에 밀착되어 상기 혼합공간(112)을 구획함과 아울러 상기 합류공간(111)으로부터의 공기와 기체연료가 충돌과 선회이동 가능하도록 상기 혼합공간(112)의 길이방향을 따라 나선형으로 비틀린 스파이럴 플레이트로 구성되고, 공기와 기체연료가 통과 가능하도록 관통된 오리피스(121)들을 가지며,
    상기 오리피스(121)들은 공기와 기체연료가 통과하면서 압축되도록 오리피스 입구 쪽에서 오리피스 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성된,
    혼소장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충돌부재(120)는, 상기 오리피스(121)들의 오리피스 입구의 주변으로부터 돌출되고 돌출되는 방향으로 갈수록 확대되는 형상으로 형성되어 상기 오리피스 입구로 공기와 기체연료의 유입을 유도함과 아울러 공기 및 기체연료와의 간섭을 유발하는 오리피스 가이드(122)를 가진,
    혼소장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 합류공간(111)과 상기 혼합공간(112)은 각각 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽과 길이방향 다른 쪽으로 배치되고,
    상기 기체연료 도입구(113)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 끝에 마련되며, 상기 공기 도입구(114)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 한쪽 둘레에 마련되고, 상기 혼합기체 토출구(115)는 상기 믹서 본체(110)의 길이방향 다른 쪽 끝에 마련되며,
    상기 에어-가스 믹서(32)는 이젝터(130) 및 확산부재(140)를 더 포함하고,
    상기 이젝터(130)는, 상기 합류공간(111)에 배치되고, 상기 기체연료 도입구(113)와 연통된 입구(131) 및 상기 입구(131)를 통하여 유입된 기체연료를 상기 혼합공간(112) 쪽을 향하여 유출하는 출구(132)를 가지며, 상기 입구(131)와 상기 출구(132)를 연결하는 내부의 유로(133)가 상기 입구(131) 쪽에서 상기 출구(132) 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성됨으로써, 기체연료를 증가된 압력으로 분출하고, 상기 합류공간(111)에 도입된 공기의 흐름을 분출된 기체연료의 흐름에 의하여 상기 혼합공간(112) 쪽으로 유도하며,
    상기 확산부재(140)는, 상기 이젝터(130)의 상기 출구(132)와 대향하도록 배치되고, 상기 이젝터(130)로부터 상기 혼합공간(112) 쪽으로 분출된 기체연료를 확산시키는 분배구멍(141)들이 관통되며, 상기 분배구(141)멍들이 분배구멍 입구 쪽에서 분배구멍 출구 쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 형성되어 기체연료가 상기 분배구멍(141)들을 통과하면서 압축되는,
    혼소장치.
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