KR200235760Y1 - 디젤엔진의매연제거를위한촉매화합물주입장치 - Google Patents
디젤엔진의매연제거를위한촉매화합물주입장치 Download PDFInfo
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Abstract
환경 및 인체에 유해한 디젤엔진의 배기가스를 감소시킬 수 있는 촉매화합물을 연료에 용이하게 첨가하는 장치에 관한 것으로서, 연료탱크의 연료를 엔진의 연소실로 안내하는 연료라인에 연결되는 보조연료탱크와, 촉매화합물을 일정한 농도로 용해시키고, 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크에 안내할 수 있는 연료라인이 연결되는 촉매탱크와, 상기한 보조연료탱크와 촉매탱크에 각각 설치되고, 유량의 변화를 측정하는 유량측정수단과, 이 유량측정수단에서 측정된 유량에 따라 연료탱크에 저장된 연료를 상기한 보조연료탱크 또는 촉매탱크에 유입시키거나, 촉매탱크에서 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크로 유입시키는 연료조절수단을 포함한다.
상기와 같이 구성되는 촉매화합물 주입장치는 연료펌프의 압력에 의하여 보조연료탱크에 저장된 연료가 엔진의 연소실로 유입됨에 따라 보조연료탱크와 촉매탱크에 설치된 유량측정수단이 연료조절수단을 작동시켜 연료탱크에 저장된 연료를 보조연료탱크 또는 촉매탱크로 유입시키거나 촉매탱크에서 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크로 유입시키는 동시에 연료의 이동방향과 촉매화합물이 용해된 연료가 보조연료탱크에 유입하는 유량을 조절하여 보조연료탱크의 유량을 일정하게 유지시킨다.
Description
본 고안은 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경 및 인체에 유해한 디젤엔진의 배기가스를 감소시킬 수 있는 촉매화합물을 연료에 용이하게 주입하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스에는 다량의 입자상 물질(이하, 매연이라 한다)이 포함되어 있는데, 이 매연은 인구가 밀집된 도시의 대기환경을 오염시키는 주원인으로서 환경보호와 시민의 건강을 위하여 매연의 배출을 감소시키기 위한 여러 가지 방안이 제기되고 있다.
상기한 매연의 배출을 감소시키기 위한 방안중의 하나로 디젤엔진의 연소실에서 배출되는 매연을 여과재를 사용하여 포집 제거하는 방식의 매연 제거장치를 배기관에 설치하는 방법이 주로 사용된다.
상기한 매연 제거장치에서는 여과재에 포집된 매연을 연소를 통하여 제거하는 방식으로서, 여과재에 축적된 매연에 의하여 배기 및 엔진의 가동에 무리가 생길 정도의 배압이 발생하지 않도록 하고, 여과재에서 다시 매연을 포집할 수 있도록 하는 여과재 재생이 이루어진다.
이 여과재 재생은 매연의 주성분이 연소가 가능한 탄소(C) 및 탄화수소(HC)등이고, 배기가스의 온도가 비교적 고온이므로 쉽게 연소가 이루어지기 때문에 가능하다.
따라서 상기한 매연제거장치에 사용되는 여과재는 내열성 및 내부식성이 뛰어난 세라믹 또는 특수합금 등을 사용하여 이루어지며, 작은 크기로도 높은 여과효율과 여과용량을 발휘할 수 있도록 거품형상이나 가는 선형상과 같이 특별한 형상으로 제작하여 사용한다.
상기와 같은 여과재로는 윌플로우 세라믹 하니콤 모노리스 필터(Wall-Flow Ceramic Honeycom Monolith Filter)가 가장 널리 사용된다.
상기에서 매연의 발화온도는 대략 600℃ 정도이고, 디젤엔진의 연소실로부터 배출되는 배기가스의 온도는 보통 낮을 때에는 대략 70℃ 정도이므로 매연의 발화를 위하여 외부가열장치가 필요하고, 배기가스의 온도가 높을 때에는 대략 700℃ 이상으로 상승하는 경우도 빈번하여 매연이 급격하게 연소되어 여과재가 과열되고 파손될 수 있다.
상기한 매연 제거장치에서 안전하게 여과제를 재생하는 방식으로는 전기히터나 디젤버너 또는 엔진스로틀링(Engine Throttling) 등과 같은 외부 가열장치를 사용하여 여과재에 적정량 이상의 매연이 축적되면 배기가스 온도를 매연의 발화점(대략 600℃ 정도) 이상으로 상승시켜 매연을 연소시키는 강제 재생방식과, 구리(Cu), 철(Fe), 납(Pb), 백금(Pt), 망간(Mn), 소듐(Na), 마그네슘(Mg) 등과 같이 매연의 발화점을 낮추는 성질을 갖는 촉매금속을 여과재 표면에 도포하거나 이러한 촉매금속의 유기화합물을 연료에 첨가하여 매연이 여과재를 통과하는 과정에서 또는 여과재 내에 축적되어 가는 도중에 배기가스의 자체열에 의해 300℃ 내지 400℃와 같이 비교적 낮은 온도에서 매연이 자연적으로 연소되도록 하는 자연 재생방식이 주로 사용된다.
상기한 자연재생 방식에 있어서, 촉매금속의 유기화합물을 연료에 첨가하여 매연을 자연적으로 연소시키는 방식은 촉매금속을 용매에 녹여 수십 내지 수백 PPM의 낮은 농도를 갖는 용액으로 변환시킨 다음 연료에 첨가해야 하므로 용액제조시설과 주입장치가 필요 구조가 복잡해지고 높은 설치비용이 필요한 단점이 있으며, 게다가 적당량의 용액을 연료로 제공하는데는 고도의 기술이 필요하므로 양호한 매연제거 효과에도 불구하고 실제 사용이 기피되고 있다.
따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술이 해소하지 못한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출될 것으로서, 본 고안의 목적은 비교적 저가에 설치가 용이한 디젤기관의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 촉매화합물 주입장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 고안의 제2실시예에 따른 촉매화합물 주입장치의 개략적인 구성도.
도 3은 본 고안의 제3실시예에 따른 촉매화합물 주입장치의 개략적인 구성도.
도 4는 본 고안의 제4실시예에 따른 촉매화합물 주입장치의 개략적인 구성도.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 고안의 촉매화합물 주입장치는, 연료펌프의 압력에 의하여 연료탱크에 저장된 연료를 엔진의 연소실로 안내하는 연료라인에 연결되는 보조연료탱크와; 상기한 연료탱크와 보조연료탱크에 연결되는 연료라인에서 분기한 연료라인으로부터 연료를 공급받아 촉매화합물을 일정한 농도로 용해시키고, 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크에 안내할 수 있는 연료라인이 연결되는 촉매탱크와; 상기한 보조연료탱크와 촉매탱크에 각각 설치되고, 유량의 변화를 측정하는 유량측정수단과; 이 유량측정수단에서 측정된 유량에 따라 연료탱크에 저장된 연료를 상기한 보조연료탱크 또는 촉매탱크에 유입시키거나, 촉매탱크에서 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크로 유입시키는 연료조절수단을 포함한다.
상기와 같이 구성되는 촉매화합물 주입장치는 연료펌프의 압력에 의하여 보조연료탱크에 저장된 연료가 엔진의 연소실로 유입됨에 따라 보조연료탱크와 촉매탱크에 설치된 유량측정수단이 연료조절수단을 작동시켜 연료탱크에 저장된 연료를 보조연료탱크 또는 촉매탱크로 유입시키거나 촉매탱크에서 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크로 유입시키는 동시에 연료의 이동방향과 촉매화합물이 용해된 연료가 보조연료탱크에 유입하는 유량을 조절하여 보조연료탱크의 유량을 일정하게 유지시킨다.
이하, 본 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도1은 본 고안에 의하여 새롭게 구현되는 제1실시예에 의한 촉매화합물 주입장치의 개략적인 구성도이다.
본 고안에 의하여 새롭게 구현되는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치는 도1에 도시한 바와 같이 연료펌프(1)의 압력에 의하여 연료탱크(3)에 저장된 연료를 엔진(5)의 연소실로 안내하는 연료라인에 설치된다.
이를 보다 구체화하면, 본 고안의 제1실시예는 도1에 나타낸 바와 같이 연료탱크(3)와 주연료라인(L1)으로 연결된 보조연료탱크(7)와, 촉매화합물(11)이 용해된 연료를 저장하는 촉매탱크(9)를 포함한다.
먼저 상기한 보조연료탱크(7)는 연료펌프(1)의 압력에 의하여 엔진(5)의 연소실로 연료를 공급하기 위하여 제공된 것으로, 일측으로 에어파이프(13)가 설치되고 내부에는 연료의 유량을 측정하는 연료측정수단을 포함한다.
상기한 에어파이프(13)는 계절의 변화나 외적인 요인에 따른 온도의 증가에 의하여 증발된 연료를 효과적으로 배출하여 보조연료탱크(7)의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 제공된다.
또한, 상기한 연료측정수단은 보조연료탱크(7)에 저장된 연료의 유량을 단계를 나누어 구분하여 일정한 범위이내서 유지하기 위하여 제공된 것으로서, 본 실시예에서는 상기한 연료측정수단으로 연료의 보충을 나타내는 로우(Low)와, 충분한 유량을 표시하는 하이(Hi)로 연료의 유량을 구분하는 레벨게이지(G1;이하, 제1게이지라 한다)를 포함한다.
한편, 상기한 촉매탱크(9)는 촉매화합물(11)을 내재한 용기로서, 상기한 촉매화합물(11)은 연료가 엔진(5)의 연소실에서 연소하여 가스로 배기될때, 배기가스에 혼합된 탄소(C)나 탄화수소(HC) 등의 매연의 발화온도를 약 300~400℃정도의 낮은 온도로 낮추는 작용을 한다.
이러한 작용을 하는 촉매화합물(11)은 연료를 용매로 하여 용해되고, 용해된 연료가 보조연료탱크(7)로 공급되는데, 이 촉매화합물(11)은 고상의 알갱이 상태로 존재하고 포화상태로 용해되므로 고상의 촉매화합물(11)이 보조연료탱크(7)로 유출되어 보조연료탱크(7)에서 용해한다.
이는 보조연료탱크(7)에 공급된 연료의 촉매화합물(11) 농도를 불필요하게 증가시키는 것이 되는데, 이것은 매연의 발화온도를 낮추는데 전혀 도움이 되지 않고 오히려 촉매화합물(11)의 소모를 가중시키는 것이 된다.
따라서 상기한 촉매탱크(9)에는 고상의 촉매화합물(11)이 유출되는 것을 차단할 수 있는 여과수단이 제공되며, 이 여과수단으로 본 제1실시예에서는 액상 및 수 ㎛이하의 고상 촉매화합물(11)만을 통과시키고, 이보다 큰 촉매화합물(11)을 필터링하여 거를 수 있는 금속필터(15)가 제공된다.
본 제1실시예에서는 상기한 여과수단으로 금속필터(15)가 제공되나, 종이필터 또는 동일한 작용과 효과를 거둘 수 있는 여타의 필터도 적용이 가능하다.
또한 상기한 촉매탱크(9) 역시 상기한 보조연료탱크(7)와 마찬가지로 촉매탱크(9)에 유입된 연료의 유량을 측정할 수 있는 연료측정수단으로 레벨게이지(이하, 제2게이지라 한다)(G2)가 제공되며, 물론 이 촉매탱크(9)의 일측으로는 온도의 증가에 따른 연료의 증발과 이로 인한 촉매탱크(9)내에 압력의 상승을 예방하기 위해 증발된 연료를 배출시키는 에어파이프(13)가 제공된다.
또한 온도가 일정 온도 이하로 하강하여, 촉매화합물(11)의 용해정도가 저하되는 동시에 석출되는 것을 방지하기 위해 촉매탱크(9)에는 저장된 연료의 온도를 일정한 범위내에서 유지시키는 일정온도유지수단이 제공된다.
이 일정온도유지수단은 연료의 온도를 측정하여, 측정된 온도가 일정한 범위에 미치지 못 할 경우, 즉시 연료를 가열하는 동시에 계속적으로 연료의 온도를 측정하여 일정한 온도 범위에 들어가도록 하고 그 상태를 유지시키는 작용을 한다.
상기한 작용을 하는 일정온도유지수단으로 본 고안에서는 촉매탱크(9) 내부에 설치되고 연료의 온도 측정과 가열이 가능한 히터(17)가 제공된다.
상기와 같이 이루어지는 촉매탱크(9)는 주연료라인(L1)에서 분기한 제1연료라인(L2)에 연결되어 연료탱크(3)에 저장된 연료를 제공받으며, 제공된 연료는 촉매탱크(9)에서 촉매화합물(11)을 포화상태까지 용해하고, 다시 주연료라인(L1)과 합기된 제2연료라인(L3)을 통해 보조연료탱크(7)로 유입된다.
여기서, 상기한 연료탱크(3)에 저장된 연료를 주연료라인(L1)을 통해 보조연료탱크(7)로 흐르게 하거나 주연료라인(L1)과 제2연료라인(L3)을 통해 촉매탱크(9)로 흐르게 함은 물론 촉매화합물(11)이 용해된 연료를 제1연료라인(L2)과 주연료라인(L1)을 통해 보조연료탱크(7)로 흐르게 하기 위해, 즉 연료탱크(3)에 저장된 연료를 각 연료라인(L1,L2,L3)으로 흐르게 하기 위해 연료조절수단이 필요하다.
이 연료조절수단은 본 고안에서는 연료를 이송하는 연료이송수단과, 이 연료이송수단에 의하여 이송되는 연료의 이동방향과 촉매화합물이 용해된 연료가 보조연료탱크에 유입되는 유량을 조절하는 방향 및 유량조절수단을 포함한다.
상기한 바와 같은 작용을 하는 연료이송수단으로 펌프(P)를 포함하며, 상기 펌프(P)는 회로부(도시안됨)의 신호에 의하여 구동하므로써 연료를 흡입하여 토출하게 된다. 즉, 상기한 제1게이지(G1) 또는 제2게이지(G2)가 측정한 유량에 따라, 유량이 일정량 이하일 경우, 제1 및 제2 게이지(G1,G2)로부터 로우신호(Low signal)가 회로부(도시안됨)에 인가되고, 이 로우신호를 받은 회로부(도시안됨)가 구동신호를 상기 펌프(P)에 인가함에 따라, 상기 펌프(P)가 구동하여 연료탱크(3)의 연료를 흡입하여 주연료라인(L1)에 공급하게 된다.
한편, 방향 및 유량조절수단은 주연료라인(L1)과 제1연료라인(L2)이 합기하는 위치에 장착되는 공급밸브(V1)와, 주연료라인(L1)과 제2연료라인(L3)이 합기하는 위치에 장착되는 혼합밸브(V2)를 포함하여, 상기한 제1게이지(G1) 또는 제2게이지(G2)가 측정한 유량에 따라 연료의 이동방향과 이 이동방향에 따른 유량을 제어하게 된다. 그리고 상기 공급 및 혼합밸브(V1,V2)는 3방향밸브이다.
이 방향 및 유량조절수단의 작용을 더욱 구체화하면, 공급밸브(V1)는 제1게이지(G1) 또는 제2게이지(G2)가 측정한 연료의 유량에 따라 연료의 흐름을 차단할 수 있음은 물론 주연료라인(L1)의 관로를 따라 흐르는 연료의 방향을 그대로 유지하거나 제1연료라인(L2)의 방향으로 전환하거나 또는 양방향 모두로 흐르게 하는 작용을 한다.
또한 혼합밸브(V2)는 제1게이지(G1)가 측정한 유량에 따라 주연료라인(L1)의 관로를 따라 흐르는 연료의 이동방향과 제1연료라인(L2)에 흐르는 연료의 방향을 일치시켜 보조연료탱크(7)로 향하게 하는 작용을 하며, 동시에 제1연료라인(L2)을 통해 흐르는 촉매화합물(11)이 용해된 연료의 유량을 조절하는 작용을 한다.
한편, 보조연료탱크(7)에 저장된 연료는 보조연료탱크(7)에서 엔진(5)의 연소실에 연결된 제3연료라인(L4)과 이 제3연료라인(L4)에 설치된 연료펌프(1)의 압력으로 엔진(5)의 연소실로 유입되며, 이 제3연료라인(L4)에는 관로를 개방하거나 폐쇄하여 연료의 공급을 제어하는 관로개폐수단이 제공된다.
또한 상기한 촉매탱크(9)나 보조연료탱크(7) 또는 다른 구성요소가 외부의 간섭이나 고장등으로 작동이 불가능할 경우를 대비하여, 관로개폐수단을 구비하고 연료탱크(3)와 엔진(5)의 연소실을 연결하는 제4연료라인(L5)을 주연료라인(L1)에서 분기시킨다.
즉, 상기한 제3연료라인(L4)에 설치된 관로개폐수단은 촉매탱크(9)나 보조연료탱크(7) 또는 펌프(P)가 작동이 불가능할 경우에 즉시 제3연료라인(L4)을 폐쇄시키며, 이와 동시에 제4연료라인(L5)에 설치된 관로개폐수단은 제4연료라인(L5)의 관로를 개방하고 연료펌프(1)는 상기한 제4연결라인(L5)을 통해 연료탱크(3)에 저장된 연료를 엔진(5)의 연소실로 유입시킨다.
상기와 같이 제3,4연료라인(L4)(L5)에 각각 설치된 관로개폐수단으로 본 실시예에서는 개폐형밸브(19)(21)가 제공된다.
이처럼 엔진(5)의 연소실로 연료가 유입될 때, 유입되지 않고 남은 여분의 연료는 리턴연로라인(L6)를 따라 상기한 보조연료탱크(7)로 유입되고 다시 연료탱크(3)에 저장된다.
상기한 바와 같이 구성되는 디젤엔진(5)의 매연제거를 위한 촉매화합물(11) 주입장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
엔진(5)의 시동과 동시에 연료펌프(1)가 작동하면서 제3연료라인(L4)과 제4연료라인(L5)에 압력을 가하게 되며, 이때 제4연료라인(L5)의 개폐형밸브(21)는 관로를 폐쇄하고 있고, 제3연료라인(L4)에 설치된 개폐형밸브(19)는 관로를 개방하고 있기 때문에 보조연료탱크(7)에 저장된 연료는 엔진(5)의 연소실로 유입된다.
이처럼 보조연료탱크(7)의 연료가 엔진(5)의 연소실로 유입됨에 따라 보조연료탱크(7)의 유량을 점차적으로 감소하여 제1게이지(G1)는 연료의 보충을 요구하는 로우신호를 도시하지 않은 회로부에 인가하며, 다시 회로부는 펌프(P)에 구동신호를 인가하여 구동시키게 된다.
펌프(P)의 구동으로 연료탱크(3)에 저장된 연료는 주연료라인(L1)과 혼합밸브(V1)와 공급밸브(V2)를 통해 보조연료탱크(7)로 유입되며, 동시에 촉매탱크(9)에 저장된 촉매화합물(11)이 용해된 연료는 금속필터(15)에 여과되어 제2연료라인(L3)과 혼합밸브(V2) 그리고 주연료라인(L1)을 통해 보조연료탱크(7)로 유입된다.
이때, 혼합밸브(V2)는 촉매화합물(11)이 용해된 연료의 유량을 제어하여 보조연료탱크(7)에서 혼합되는 연료에 촉매화합물(11) 농도를 조절한다.
이처럼, 연료탱크(3)의 연료와 촉매탱크(9)의 연료가 유입되어 보조연료탱크(7)의 유량을 일정 한도까지 증가시키면, 제1게이지(G1)는 하이신호를 회로부에 인가하여 제2연료라인(L3)을 연결하는 혼합밸브(V2)를 차단한다.
한편, 보조연료탱크(7)로 촉매화합물(11)이 용해된 연료를 유출시킨 촉매탱크(9)는 제2게이지(G2)가 회로부에 로우신호를 인가하여 주연료라인(L1)을 흐르는 연료의 방향을 공급밸브(V1)를 통해 보조연료탱크(7)에서 촉매탱크(9)로 전환시킨다.
따라서, 주연료라인(L1)을 흐르는 연료는 제1연료라인(L2)을 따라 촉매탱크(9)로 유입되며, 제2게이지(G2)가 하이신호를 회로부에 인가할 때까지 촉매탱크(9)에 저장된다.
상기한 작동을 엔진(5)이 멈출 때까지 반복하며, 엔진(5)의 연소실에 공급되고 남은 나머지 연료는 리턴연료라인(L6)을 통해 상기한 보조연료탱크(7)와 연료탱크(3)로 복귀된다.
만약, 상기한 보조연료탱크(7)나 촉매탱크(9) 또는 기타 구성요소가 고장을 일으켜 연료의 공급이 중단될 경우에, 즉시 제4연료라인(L5)에 설치된 개폐형밸브(21)를 개방시켜 연료탱크(3)의 연료를 엔진(5)의 연소실로 제공한다.
다음으로 본 고안의 제2실시예를 도2를 참조하여 설명한다.
본 고안의 제2실시예는 제1실시예와 같이 연료펌프(1)의 압력에 의하여 연료탱크(3)에 저장된 연료를 엔진(5)의 연소실로 안내하는 연료라인에 설치되며, 그 구성도 유사하나 연료이송수단으로 두 개의 펌프(U)(M)가 사용된다는 점에서 차별성을 갖는다.
이를 보다 구체화하면, 상기한 두 개의 펌프(U)(M)중 하나의 펌프(이하, 공급펌프라 한다)(U)는 연료탱크(3)에 저장된 연료를 주연료라인(L1)과 3방향밸브(이하, 분할밸브라 한다)(V3) 또는 촉매탱크(9)와 분할밸브(V3)에 연결된 연료라인(이하, 제5연료라인이라 한다)(L7)을 이용하여 보조연료탱크(7) 또는 촉매탱크(9)에 공급하는 작용을 한다.
다른 하나의 펌프(이하, 혼합펌프라 한다)(M)는 촉매탱크(9)에서 촉매화합물(11)이 용해된 연료를 보조연료탱크(7)에 유입시키는 작용을 하며, 촉매탱크(9)와 보조연료탱크(7)에는 서로를 연결하는 연료라인(이하, 제6연료라인이라 한다)(L8)에 설치된다.
이 혼합펌프(M)는 촉매화합물(11)이 포화상태로 용해된 연료의 유량을 조절할 수 있으므로, 본 제2실시예에서는 연료이송수단과 동시에 방향 및 유량조절수단으로 사용된다.
상기한 공급펌프(U)와 혼합펌프(M)의 작용은 제1게이지(G1)와 제2게이지(G2)에서 측정된 유량에 따라 구현되는데, 이를 자세하게 설명하면 제1게이지(G1)가 로우신호를 인가하여 공급펌프(U)와 혼합펌프(M)를 작동시키면, 공급펌프(U)는 연료탱크(3)에 저장된 연료를 주연료라인(L1)을 통해 보조연료탱크(7)로 유입시키고, 혼합펌프(M)는 촉매탱크(9)에서 촉매화합물(11)이 용해된 연료를 보조탱크로 유입시킨다.
따라서 보조연료탱크(7)에 연료가 가득차 제1게이지(G1)가 하이신호를 인가하여 혼합펌프(M)의 작동을 중지시키고, 분할밸브(V3)가 주연료라인(L1)의 관로를 폐쇄케 하며, 보조연료탱크(7)로 연료가 유출된 촉매탱크(9)는 유량이 감소하여 제2게이지(G2)는 로우신호를 회로부에 인가한다.
이로 인해 분할밸브(V3)는 폐쇄하고 있던 제5연료라인(L7)을 개방하여 연료가 촉매탱크(9)에 유입케 한다.
촉매탱크(9)에 유입된 연료의 유량에 의하여 제2게이지(G2)가 하이신호를 인가하게 되면, 공급펌프(U)에 구동을 멈추어 촉매탱크(9)에 연료가 과도하게 유입되는 것을 방지한다.
상기한 작용과 구성 외에 제2실시예는 제1실시예에 동일한 구성으로 이루어지고 동일한 작용을 하므로 자세한 설명은 생략한다.
다음으로 본 고안의 제3실시예에 대하여 설명한다.
본 고안의 제3실시예는 연료이송수단으로 3개의 펌프(P1)(P2)(P3)를 사용하고, 유량 및 방향조절수단으로 3방향밸브 대신에 티형 관이음(T)을 사용하며, 다수개의 체크밸브(C1)(C2)를 사용한다는 점에서 제1실시예와 차별성을 갖는다.
이를 구체화하면, 연료탱크(3)와 보조연료탱크(7)를 연결하는 주연료라인(L1)에 제1펌프(P1)가 설치되고, 주연료라인(L1)에서 티형 관이음(T)을 이용하여 분기하고 촉매탱크(9)에 연결된 연료라인(이하, 제7연료라인이라 한다)(L9)에 제2펌프(P2)가 설치되며, 촉매탱크(9)와 보조연료탱크(7)를 연결하는 연료라인(이하, 제8연료라인이라 한다)(L10)에 제3펌프(P3)가 설치된다.
여기서 상기한 제3펌프(P3)는 연료이송수단으로 사용될 뿐만 아니라 유량을 조절하는 유량 및 방향조절수단으로도 사용된다.
상기한 주연료라인(L1)의 제1펌프(P1)와 보조연료탱크(7)사이 그리고 제7연료라인(L9)의 제2펌프(P2)와 촉매탱크(9)의 사이에는 연료의 역류를 방지하는 역류방지수단으로 체크밸브(C1)(C2)가 각각 제공된다.
다른 구성은 제1실시예에 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
다음으로 제3실시예의 작용을 설명하면, 제1게이지(G1)가 로우신호를 인가하면, 제1펌프(P1)와 제3펌프(P3)가 구동하고, 이 제1펌프(P1)의 구동으로 보조연료탱크(7)에 연료탱크(3)에 저장된 연료가 유입되는 동시에 제3펌프(P3)에 의하여 촉매탱크(9)에서 촉매화합물(11)이 용해된 연료가 보조연료탱크(7)로 유입된다.
연료탱크(3)와 촉매탱크(9)의 연료의 유입으로 보조연료탱크(7)가 가득차면 제1게이지(G1)가 하이신호를 인가하여 제1펌프(P1)와 제3펌프(P3)의 작동을 중지시킨다.
이때, 촉매탱크(9)에 설치된 제2게이지(G2)는 유량의 보충을 요구하는 로우신호를 인가하여 제2펌프(P2)를 작동시키고, 이 제2펌프(P2)의 작동으로 연료탱크(3)에 저장된 연료는 촉매탱크(9)로 유입된다.
연료탱크(3)에서 유입된 연료에 의하여 제2게이지(G2)가 하이신호 인가하면, 제3펌프(P3)는 작동을 중지한다.
상기한 작용 외에는 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
다음으로 도4에 도시한 본 고안의 제4실시예를 설명한다.
제4실시예는 3개의 펌프(P4)(P5)(P6)를 사용하고 여과수단으로 별도의 탱크(이하, 포화용액탱크라 한다)(23)를 사용한다는 점에서 상기한 다른 실시예와 차별성을 갖는다.
이를 더욱 구체화하여 구성을 설명하면, 주연료라인(L1)에 제4펌프(P4)와 관로개폐수단으로 개폐형밸브(25)가 설치되고, 주연료라인(L1)에서 개폐식밸브(27)가 설치된 연료라인(이하, 제9연료라인이라 한다)(L11)이 유량 및 방향조절수단으로 제공된 티형 관이음(T)을 이용하여 촉매탱크(9)에 연결되며, 연료에 용해된 촉매화합물(11)을 필터링하는 여과수단으로 포화용액탱크(23)가 설치된다.
이 포화용액탱크(23)와 촉매탱크(9)는 제6펌프(P6)가 설치된 연료라인(이하, 제10연료라인이라 한다)(L12)으로 연결되며, 다른 실시예와 달리 상기한 촉매탱크(9)에는 일정온도유지수단으로 제공된 히터가 설치되지 않고 포화용액탱크(23)에 히터(25)가 설치되며, 유량측정수단으로 레벨게이지(이하, 제3게이지라 한다)(G3)가 제공된다.
또한 포화용액탱크(23)는 제5펌프(P5)가 설치된 연료라인(이하, 제11연료라인이라 한다)(L13)이 연결되며, 일측으로 에어파이프(13)를 마련하여 포화용액탱크(23)에서 증발된 연료를 배기시켜 내부의 압력을 일정하게 유지시킨다.
다른 구성은 제1실시예와 동일하므로 생략하고, 다음으로 제4실시예의 작용을 설명한다.
제1게이지(G1)가 로우신호를 인가하면, 제4펌프(P4)와 제5펌프(P5)가 작동하고, 개폐식밸브(25)가 주연료라인(L1)의 관로를 개방하여 연료탱크(3)에 저장된 연료와 포화용액탱크(23)에 저장된 촉매화합물(11)이 용해된 연료가 보조연료탱크(7)에 유입되며, 제1게이지(G1)가 하이신호를 인가하면, 제4펌프(P4)와 제5펌프(P5)가 작동을 멈춘다.
이때 주연료라인(L1)에 설치된 개폐형밸브(25)는 관로를 폐쇄한다.
그리고 제3게이지(G3)가 로우신호를 인가하여 제6펌프(P6)를 작동시키고, 이 제6펌프(P6)의 작동으로 촉매탱크(9)에 저장된 촉매화합물(11)이 용해된 연료가 포화용액탱크(23)에 유입되며, 포화용액탱크(23)에 유량이 증가하면 제3게이지(G3)가 하이신호를 인가하여 제6펌프(P6)의 작동을 중지시킨다.
이때 촉매탱크(9)에서 포화용액탱크(23)로 유입된 연료에는 미세한 크기를 갖는 고상의 촉매화합물(11)이 포함되어 있지만, 포화용액탱크(23)에서 다시 용해되므로 실질적으로 보조연료탱크(7)로 유입되는 연료에는 액상 또는 수 ㎛이하의 촉매화합물(11)만이 포함된다.
한편, 제2게이지(G2)가 로우신호를 인가하여 제4펌프(P4)를 작동시키고 제9연료라인(L11)에 설치된 개폐형밸브(27)가 관로를 개방시키면, 연료탱크(3)에 저장된 연료는 촉매탱크(9)로 유입되고, 촉매탱크(9)의 유량이 증가하여 제3게이지(G3)가 하이신호를 인가하면, 제4펌프(P4)가 작동을 멈추게 된다.
물론, 이때는 주연료라인(L1)에 설치된 개폐형밸브(25)는 주연료라인(L1)을 폐쇄하여 연료탱크(3)의 연료가 보조연료탱크(7)로 흐르는 것을 차단한다.
상기한 작용외는 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니고 실용신안등록 청구의 범위와 고안의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 고안의 범위에 속하는 것은 당연하다.
디젤엔진에서 발생하는 매연을 최소화하기 위한 본 발명에 따른 촉매화합물 주입장치에 의하면, 촉매탱크와 보조연료탱크 그리고 펌프나 밸브를 연료라인에 설치하여 이루어지므로 비교적 저가에 설치가 용이하고, 고도의 기술이 요구되지 않는 이점이 있다.
Claims (21)
- 연료펌프의 압력에 의하여 연료탱크에 저장된 연료를 엔진의 연소실로 안내하는 연료라인에 연결되는 보조연료탱크와; 상기한 연료탱크와 보조연료탱크에 연결되는 연료라인에서 분기한 연료라인으로부터 연료를 공급받아 촉매화합물을 일정한 농도로 용해시키고, 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크에 안내할 수 있는 연료라인이 연결되는 촉매탱크와; 상기한 보조연료탱크와 촉매탱크에 각각 설치되고, 유량의 변화를 측정하는 유량측정수단과; 이 유량측정수단에서 측정된 유량에 따라 연료탱크에 저장된 연료를 상기한 보조연료탱크 또는 촉매탱크에 유입시키거나, 촉매탱크에서 촉매화합물이 용해된 연료를 보조연료탱크로 유입시키는 연료조절수단을 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항에 있어서, 연료조절수단은 연료탱크의 연료를 보조연료탱크 또는 촉매탱크로 연료를 이송하거나 촉매탱크의 연료를 보조연료탱크로 이송하는 연료이송수단과; 연료의 이동방향과 촉매화합물이 용해된 연료가 보조연료탱크에 유입되는 유량을 조절하는 방향 및 유량조절수단을 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 조절장치.
- 제2항에 있어서, 연료이송수단으로는 연료라인에 설치된 적어도 하나 이상의 펌프가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제2항에 있어서, 방향 및 유량제어수단으로는 연료탱크와 보조연료탱크를 연결하는 연료라인에서 촉매탱크에 연결된 연료라인이 분기하는 위치에 제공된 3방향밸브와; 촉매탱크에 연결된 다른 연료라인이 연료탱크와 보조연료탱크를 연결하는 상기한 연료라인에 합기하는 위치에 제공된 3방향밸브를 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 펌프는 두 3방향밸브를 연결하는 연료라인에 설치됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항에 있어서, 촉매탱크와 보조탱크에는 증발된 연료를 배출할 수 있는 에어파이프가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치
- 제1항에 있어서, 촉매탱크에는 연료에 용해된 액상 및 고상의 촉매화합물을 필터링하기 위한 여과수단이 더욱 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제7항에 있어서, 여과수단으로는 촉매탱크에 설치된 금속필터 또는 종이필터가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제7항에 있어서, 여과수단으로는 촉매탱크와 보조연료탱크에 펌프가 설치된 연료라인으로 연결되고, 유량측정수단과 일정온도유지수단이 설치된 포화용액탱크가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항 또는 제9항에 있어서, 유량측정수단으로는 레벨게이지가 제공됨을 특정으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항에 있어서, 촉매탱크에는 기온의 변화로 인한 촉매화합물의 석출을 방지하는 일정온도유지수단이 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제9항 또는 제11항에 있어서, 일정온도유지수단으로 연료의 온도를 측정함은 물론 연료를 가열하여 일정한 온도로 유지시키는 히터가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항에 있어서, 보조연료탱크와 엔진을 연결하는 연료라인에는 관로를 개폐할 수 있는 관로개폐수단이 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제1항에 있어서, 연료탱크와 엔진을 직접적으로 연결하며, 관로개폐수단이 설치된 연료라인이 더욱 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제2항에 있어서, 방향 및 유량조절수단으로는 연료탱크와 보조탱크을 연결하는 연료라인에서 촉매탱크에 연결되는 다른 연료라인이 분기하는 위치에 제공된 3방향밸브와; 촉매탱크에서 보조연료탱크를 직접적으로 연결하는 연료라인에 설치되어 연료의 유량을 제어하는 펌프를 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제15항에 있어서, 연료이송수단으로 제공된 펌프는 3방향밸브와 연료탱크사이에 설치됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제2항에 있어서, 유량 및 방향제어수단으로는 연료탱크와 보조탱크을 연결하는 연료라인에서 촉매탱크에 연결되는 다른 연료라인이 분기하는 위치에 설치된 관이음과; 촉매탱크에서 보조연료탱크를 직접적으로 연결하는 연료라인에 설치되어 연료의 유량을 제어하는 펌프를 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제17항에 있어서, 연료탱크와 보조탱크를 연결하는 연료라인과 이 연료라인에서 분기하여 촉매탱크와 연결되는 다른 연료라인에는 각각 보조연료탱크와 촉매탱크에 저장된 연료의 역류를 방지하는 역류방지수단이 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제18항에 있어서, 역류방지수단으로는 체크밸브가 제공됨을 특징으로 하는 젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제2항에 있어서, 방향 및 유량조절수단으로는 연료탱크와 보조탱크을 연결하는 연료라인에서 촉매탱크에 연결되는 다른 연료라인이 분기하는 위치에 설치된 관이음과; 이 관이음과 촉매탱크를 연결하는 연료라인과 관이음과 보조연료탱크를 연결하는 연료라인에 각각 설치된 관로개폐수단을 포함하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
- 제13항 또는 제14항 또는 제21항에 있어서, 관로개폐수단으로는 개폐형밸브가 제공됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 매연제거를 위한 촉매화합물 주입장치.
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