KR20170056793A

KR20170056793A - 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치

Info

Publication number: KR20170056793A
Application number: KR1020150159891A
Authority: KR
Inventors: 정의범
Original assignee: (주)블루타이푼
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-24

Abstract

본 발명은 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치에 관한 것으로서,
오토바이 엔진의 배기열을 통해 액체를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기(10), 상기 증발기(10)에서 발생되는 증기로 전기를 발생시키는 터빈(20) 및 상기 터빈(20)에서 발생되는 전기로 브라운가스를 발생시키는 브라운가스 발생장치(60)를 포함하여,
상기 브라운가스 발생장치에서 발생되는 브라운가스를 오토바이 엔진에 공급하여 연소효율을 향상시킴과 아울러 매연을 저감시키게 되는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치에 관한 것이다.

Description

브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치{Smoke reduction system for the motycycle}

본 발명은 매연 저감장치에 관한 것으로서, 특히 브라운가스를 발생시켜 오토바이 엔진에 공급함으로써 매연을 저감시킬 수 있는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치에 관한 것이다.

종래의 화석연료를 사용하는 가솔린과 디젤엔진과 같은 내연기관 엔진은 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 물질 및 매연 등의 유해한 대기오염 물질을 상당량 배출하게 된다. 대체로 CNG, LNG, LPG 엔진은 가솔린과 디젤엔진보다 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 매연, 이산화탄소, 탄화수소의 생성이 적으며 비교적 연소효율 높고 이산화탄소의 배출량도 감소하게 되어 지구온난화 방지대책으로 사용 확대가 되고 있기는 하나, 인체에 유해한 물질의 배출은 여전한 상황이다.

상기와 같이 오염물질의 배출이 심각한 지경에 이르자 각국의 정부는 연소가스규제를 위하여 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등과 같은 연소가스 내의 매연분자에 대한 배출 기준을 정해놓고 있으며, 이러한 연소가스 규제는 점차 강화되고 있는 추세이다. 물론 연소가스로 인한 대기오염 문제를 해결하기 위해 촉매 또는 정화장치를 이용하여 연소가스 내의 매연분자를 필터링 하는 방법을 적용하고 있지만, 아직까지 대기오염 문제 해결이 미미한 상태이다.

그러한 결과 기존의 화석연료를 사용하는 엔진은 대기오염 물질과 이산화탄소의 배출량이 상당하여 도쿄의정서에 의한 환경 규제치(2008.1월부터 질소산화물 50ppm 이하)를 만족시키기에는 상당한 어려움이 있는 것이었다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 수소와 산소가 혼합된 가스, 이른바 브라운가스를 연료에 혼합하여 공급함으로써 연소효율을 높이면서도 대기 오염물질의 배출량을 줄이고자 하는 시도가 있었다. 특허등록 제10-0843064호(2008. 6. 25.) "수소/산소가스 혼합 대체연료"가 그것이다.

한편, 상기와 같이 브라운가스를 혼합하기 위해서는 브라운가스 발생장치의 장착이 필수적이다. 그런데, 종래에는 엔진에 설치되어 있는 배터리에서 전기를 공급받아 브라운가스 발생장치를 구동하여 브라운가스를 생산하는 것인바, 용량이 작은 배터리에서 공급되는 전기를 차량의 각종 장치 및 브라운가스 발생장치에서 같이 사용함에 따라 장치기 원활하게 작동되지 못하고 연비를 저하시킬 수 있다는 문제가 발생하게 된다.

특히나 오토바이에서는 배터리가 설치되어 있지 않은 경우가 많아 브라운가스 발생장치를 구동시키기 위해서는 오토바이 엔진을 통해 생산된 전기를 이용함에 따라 출력을 급격히 감소시키게 되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 내연기관 엔진, 특히 오토바이 엔진에 적용되어 브라운가스를 원활하게 생성하여 엔진에 공급함으로써 대기오염 물질의 배출을 줄이면서도 연소효율을 향상시킬 수 있도록 하는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치를 얻는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 오토바이 엔진의 배기열을 통해 액체를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기, 상기 증발기에서 발생되는 증기로 전기를 발생시키는 터빈 및 상기 터빈에서 발생되는 전기로 브라운가스를 발생시키는 브라운가스 발생장치를 포함하여, 상기 브라운가스 발생장치에서 발생되는 브라운가스를 오토바이 엔진에 공급하여 연소효율을 향상시킴과 아울러 매연을 저감시키게 되는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치를 제안하여 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 오토바이 엔진에 부담을 주지 않고 자체 생산한 전기를 이용해 브라운가스를 생산하여 오토바이 엔진에 공급할 수 있는바, 매연의 발생을 감소시킴과 아울러 연소효율의 향상을 꾀할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 오토바이 매연 저감장치의 계통도.

본 발명은 내연기관 엔진, 특히 오토바이 엔진에 적용되어 브라운가스를 원활하게 생성하여 오토바이 엔진에 공급함으로써 대기오염 물질의 배출을 줄이면서도 연소효율을 향상시킬 수 있도록 하는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치를 얻기 위해,

오토바이 엔진의 배기열을 통해 액체를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기(10), 상기 증발기(10)에서 발생되는 증기로 전기를 발생시키는 터빈 및 상기 터빈에서 발생되는 전기로 브라운가스를 발생시키는 브라운가스 발생장치를 포함하여,

상기 브라운가스 발생장치에서 발생되는 브라운가스를 오토바이 엔진에 공급하여 매연을 저감시킴과 아울러 연소효율을 향상시키게 되는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치를 제안한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 오토바이 매연 저감장치의 계통도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 오토바이 매연 저감장치는 브라운가스를 발생시켜 이를 오토바이 엔진에 공급함으로써 매연을 저감시키고 나아가 연료의 연소효율을 향상시키게 구성된다.

여기서, 브라운가스란 물(H₂O)의 구성비 그대로 수소와 산소가 2 : 1의 비율로 혼합된 상태의 혼합가스를 말한다. 고도의 전기분해기술에 의한 물의 해리작용으로 생성되는 것으로서, 자체산소에 의해 완전 연소되는 이상적인 혼합기체이며, 임플로젼 현상에 의해 독특한 연소특성을 나타내므로 이것을 종전의 수소가스와 구분하여 브라운가스라고 한다. 이러한 브라운가스는 물을 이용하는 것임에 따라 원료 조달이 용이하고 친환경적이며, 프로판가스 또는 수소가스와 달리 압축저장하지 않으므로 안전성이 보장되는 장점이 있다. 특히나 물을 연료로 사용하는 것임에 따라 기존연료 대비 대체로 70%내지 80%의 연료비용을 절감할 수 있어서 경제적이라는 장점이 있다.

상기와 같은 브라운가스를 생산하기 위해서는 반드시 전기가 필요하다. 물을 전기분해하여 브라운가스를 생성하기 때문에 당연히 요구되는 것인바, 전기를 이용해 브라운가스를 생산하는 브라운가스 발생장치(60)를 통해 브라운가스를 생산하는 방법이 주지되어 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 브라운가스 발생장치(60)를 작동시키는 전기를 오토바이 엔진의 배기열을 이용하여 생산한다. 이를 위해 본 발명은 오토바이 엔진의 배기열을 통해 액체(물일 수 있다.)를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기(10), 상기 증발기(10)에서 발생되는 증기로 전기를 발생시키는 터빈(20)을 구비하여 상기 터빈(20)에서 발생되는 전기를 브라운가스 발생장치(60)로 공급하게 된다.

상기 증발기(10)는 오토바이 엔진의 배기열을 이용하기 위해 액체가 흐르는 관이 배기관을 감싸게 형성될 수 있다. 오토바이 엔진이 작동할 때 발생되는 고온의 배기열에 배기관이 가열되면 자연스럽게 상기 관을 흐르는 액체가 증발하여 증기를 발생시키고, 이와 같이 발생된 증기는 터빈(20)에 공급되어 터빈(20)을 구동시키게 된다.

터빈(20)은 증기에 의해 구동되어 전기를 발생시켜 브라운가스 발생장치(60)를 작동시킨다. 직류를 발생시켜 브라운가스 발생장치(60)에 공급하게 되는바, 브라운가스 발생장치(60)에서는 물이 전기분해되면서 브라운가스를 발생시키는바, 이렇게 발생된 브라운가스가 오토바이 엔진의 흡기 매니폴드(70)로 공급되어 연료와 혼합되어 연소되게 된다. 따라서 연로만이 연소될 때에 비해 연소효율은 향상되고 특히나 매연의 발생이 저감되는 것이다.

본 발명은 상기 터빈(20)을 통과한 증기를 응축하는 응축기(30)와 상기 응축기(30)에서 응축된 액체를 증발기(10)로 공급하는 펌프(40)를 더 포함한다. 응축기(30)와 펌프(40)는 주지된 구성과 다름없는 구성으로서, 이러한 구성을 통해 증발기(10)와 터빈(20) 그리고 응축기(30)와 펌프(40)가 폐쇄된 사이클을 형성하게 된다.

따라서 액체는 증발기(10)에서 증발된 후 터빈(20)을 구동시켜 전기를 발생시킨 다음 응축기(30)에서 응축된 후 펌프(40)를 통해 다시 증발기(10)로 공급되는 순환식 전기 발생 사이클을 형성하게 되는 것이다.

여기서, 상기 응축기(30)는 공냉식일 수 있다. 수냉식일 경우 별도의 냉각장치가 필요하게 되므로 부피나 무게가 커지게 됨에 따를 문제를 방지하기 위한 구성이다. 공냉식으로 형성되는 상기 응축기(30)는 외부로 드러나게 설치되어 오토바이 엔진쪽으로 유입되는 공기로 냉각될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 의한 매연 저감장치는 오토바이 엔진에 설치된 배터리 또는 엔진에서 발생되는 전기에 의하지 않고 독자적으로 생산된 전기로 브라운가스를 발생시켜 엔진에 공급하게 된다. 따라서 엔진에 부담을 주지 않으면서도 매연의 발생을 감소시킴과 아울러 연료의 연소효율을 향상시키는 것이다.

10 : 증발기, 20 : 터빈,
30 : 응축기, 40 : 펌프,
60 : 브라운가스 발생장치, 70 : 흡기 매니폴드.

Claims

오토바이 엔진의 배기열을 통해 액체를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기(10), 상기 증발기(10)에서 발생되는 증기로 전기를 발생시키는 터빈(20) 및 상기 터빈(20)에서 발생되는 전기로 브라운가스를 발생시키는 브라운가스 발생장치(60)를 포함하여,
상기 브라운가스 발생장치에서 발생되는 브라운가스를 오토바이 엔진에 공급하여 연소효율을 향상시킴과 아울러 매연을 저감시키게 되는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치.
제1 항에 있어서,
상기 터빈(20)을 통과한 증기를 응축하는 응축기(30)와 상기 응축기(30)에서 응축된 액체를 증발기(10)로 공급하는 펌프(40)를 더 포함하여, 액체가 증발기(10)와 터빈(20) 그리고 응축기(30)와 펌프(40)를 순환하며 전기 발생 사이클을 형성하는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치.
제2 항에 있어서,
상기 응축기(30)는 공냉식으로 오토바이에서 외부로 드러나게 설치되어 공기로 냉각되는 브라운가스를 이용한 오토바이 매연 저감장치.