KR101027191B1 - 회전류 발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전류 발생장치에 관한 것으로, 외주면에 동일한 각도로 이격된 다수의 고정부와, 중심부에 관통홀이 형성되는 축과, 축의 관통홀에 끼워지는 연결구와, 유선형(流線型)의 몸체와 몸체에 연결구를 고정하는 결합부가 형성되는 캡과, 축의 고정부에 유입되는 공기의 방향과 수평을 이루도록 장착되는 몸체와 몸체와 95°이상, 175°이하의 경사각(θ)을 갖도록 동시에 몸체의 유입공기 접촉면적이 점차 작아지도록 형성되는 절곡부를 포함하는 회전류 생성부와, 회전류 생성부의 절곡부에 밀착되어 회전류 생성부를 지지하는 몸체와 몸체에 연결구가 끼워지는 끼움홀이 형성되는 소형 와류 발생부를 포함한다.
Description
본 발명은 회전류 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신속하게 배기 또는 흡기가 이루어져야 하는 장치인 Duct 내측면에 설치되어 원활한 배기 또는 흡기를 도와 장치의 효율을 높여주는 회전류 발생장치에 관한 것이다.
내연기관의 엔진은 차량의 동력을 발생시키는 중요한 부분으로, 연소실에서 발생한 에너지를 기계적 일로 바꾸는 기관이다. 자동차의 엔진은 혼합된 공기를 흡입하고 압축한 다음 점화를 통해 연소시켜 연소가스를 배출하는 이른바 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4단계를 반복하여 동력을 발생시킨다.
종래 엔진들은 동력을 발생시키기 위한 단순한 구조에 불과하였으나, 최근에 개발되는 엔진은 연소실로 유입되는 혼합 공기의 연소효율을 향상시켜 경제성 면에서 소비자의 선호도를 높이고 환경공해 측면에서도 유리한 엔진이 본격적으로 개발되고 있는 실정이다. 이에 부응하여 개발된 엔진으로 희박연소엔진(Lean burn engine), 가솔린 직접분사 엔진(GDI엔진:Gasoline Direct Injection) 등이 있다. 이와 같은 엔진은 일반적인 가솔린 엔진에서 사용하는 이론 공연비(대략 14.5)보다 희박한 운전을 가능하게 하며 펌프손실(Pumping loss) 등의 저감을 통해 연비 성능에서 이점이 있게 된다.
그런데, 이와 같이 희박 연소가 가능토록 하기 위해서는 분사연료를 성층화시켜주고, 연소실 내부의 회전류의 세기를 조절해주어야 된다. 즉, 엔진의 성능은 흡입되는 공기량에 비례하여 결정되는데, 흡입공기를 원활하게 공급할 수 있는 장치가 요구되고 있는 실정이다. 이러한 요구는 자동차 뿐만 아니라 항공기, 공기청정기, 에어컨 등 공기의 흡기와 배기가 원활히 이루어져야 하는 장치에서도 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 신속하게 배기 또는 흡기가 이루어져야 하는 장치인 Duct 내측면에 설치되어 원활한 배기 또는 흡기를 도와 장치의 효율을 높여주는 회전류 발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내구성과 조립성이 뛰어난 회전류 발생장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 회전류 발생장치는, 외주면에 동일한 각도로 이격된 다수의 고정부가 형성되는 축과, 축의 고정부에 장착되는 몸체와 그 몸체와 95°이상, 175°이하의 경사각(θ)을 갖도록 경사지게 형성되는 절곡부를 포함하여 몸체를 통해 유입되는 공기에 회전류를 발생시키는 회전류 생성부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 회전류 발생장치는, 축이 그 중심부에 관통홀이 더 형성되고, 축의 관통홀에 끼워지는 연결구와, 유선형(流線型)의 몸체와 상기 몸체에 상기 연결구를 고정하는 결합부가 형성되는 캡을 더 포함한다.
본 발명의 다른 부가적인 양상에 따른 회전류 발생장치는, 캡이 끼움홈을 더 형성하고, 회전류 생성부가 캡의 끼움홈에 끼워지는 돌출돌기를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 부가적인 양상에 따른 회전류 발생장치는, 축이 축의 관통홀의 중심선을 기준으로 경사각(θ)을 갖도록 경사지게 형성되는 삽입부를 더 형성하고, 회전류 생성부는 그 몸체가 축의 삽입부에 밀착되게 삽입되는 삽입돌기를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 부가적인 양상에 따른 회전류 발생장치는, 회전류 생성부를 지지하는 몸체와 몸체에 연결구가 끼워지는 끼움홀이 형성되는 소형 와류 발생부를 더 포함한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명의 회전류 발생장치는 축의 고정부에 장착되는 몸체 및 그 몸체와 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 절곡부를 포함하는 회전류 생성부를 포함하여 구현됨으로써, 유입되는 공기가 회전되는 회전류를 발생시켜 원활한 배기 또는 흡기를 도와 장치의 효율을 높여주는 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 회전류 발생장치가 장착된 차량은 장거리 운행시 20∼30% 정도의 연료가 절감되는 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 회전류 발생장치는 축의 고정부에 고정되는 회전류 생성부가 탈, 부착되도록 구현되며, 나아가 축에 형성된 관통홀에 끼워지는 연결구가 캡 및 소형 와류 발생부와 결합되도록 구현됨으로써, 내구성과 조립성이 뛰어난 유용한 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)를 도시한 것으로,
도 1a는 회전류 발생장치(10)에 관한 측면도이고,
도 1b는 회전류 발생장치(10)에 관한 사시도이고,
도 1c는 회전류 발생장치(10)에 관한 분해도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 축(11)을 도시한 것으로,
도 2a는 축(11)에 관한 사시도이고,
도 2b는 축(11)에 관한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 회전류 생성부(14)를 도시한 것이다.
도 4는 도 1b에 따른 회전류 발생장치(10)의 요부 단면도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 소형 와류 발생부(15)을 도시한 것으로,
도 5a는 소형 와류 발생부(15)에 관한 저면 사시도이고,
도 5b는 소형 와류 발생부(15)에 관한 측면도이다.
도 1a는 회전류 발생장치(10)에 관한 측면도이고,
도 1b는 회전류 발생장치(10)에 관한 사시도이고,
도 1c는 회전류 발생장치(10)에 관한 분해도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 축(11)을 도시한 것으로,
도 2a는 축(11)에 관한 사시도이고,
도 2b는 축(11)에 관한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 회전류 생성부(14)를 도시한 것이다.
도 4는 도 1b에 따른 회전류 발생장치(10)의 요부 단면도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 소형 와류 발생부(15)을 도시한 것으로,
도 5a는 소형 와류 발생부(15)에 관한 저면 사시도이고,
도 5b는 소형 와류 발생부(15)에 관한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 회전류 발생장치는 항공기, 자동차, 공기청정기, 에어컨 등 공기의 흡기와 배기가 원활히 이루어져야 하는 장치에 사용 가능하다. 본 발명에 따른 회전류 발생장치는 별도의 동력장치(예컨대, 전원공급장치)로부터 동력을 공급받지 않더라도 Duct(100)로 유입되는 공기가 회전되는 회전류를 발생시키는 장치이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)를 도시한 것으로, 도 1a는 회전류 발생장치(10)의 회전류 생성부(14)에 있는 요철부(143)가 배기 또는 흡기가 이루어져야 하는 장치인 Duct(100)의 내측면에 고정 설치되는 회전류 발생장치(10)에 관한 측면도로 Duct(100)를 반으로 절단 예시한 것, 도 1b는 회전류 발생장치(10)에 관한 사시도이고, 도 1c는 회전류 발생장치(10)에 관한 분해도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)는 크게 축(11), 연결구(12), 캡(13), 회전류 생성부(14), 소형 와류 발생부(15)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 구성을 설명하기로 한다. 축(11)은 회전류 생성부(14)가 좌우로 움직이지 않게 고정시키는 역할을 한다. 연결구(12)는 축(11)과 소형 와류 발생부(15)에 끼워지며 캡(13)과 결합하여 고정된다. 캡(13)은 축(11)에 고정된 회전류 생성부(14)가 상하로 움직이지 않게 고정하며 유입되는 공기의 저항을 최소화 하는 동시에 공기를 1차 압축하여 공기의 이동속도를 증폭시키는 역할을 한다. 축(11)은 캡(13)에서 압축 증폭된 공기의 이동속도를 유지한다. 회전류 생성부(14)는 유입되는 공기에 회전류를 발생시키는 작용과 공기를 더 압축하는 2차 압축 작용을 한다. 소형 와류 발생부(15)는 회전류 생성부(14)가 앞뒤로 움직이지 않게 고정시키는 역할과, 소형의 와류를 형성시켜 공기를 더 압축하는 역할로 회전류 생성부(14)를 통해 회전하게 되는 공기의 회전속도를 높이는 역할을 한다. 도 1a에서 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)가 설치되는 장치인 Duct(100)의 내부 공간 중 A부분은 공기가 저압 상태이고, B부분은 고압 상태이다. 즉, 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)는 소형 와류 발생부(15)에서 생성되는 소형 와류와 회전류 생성부(14)를 통과하면서 발생하는 회전류가 더해지면서 회전류의 회전속도를 증가시킨다.
일례로, 연결구(12)는 캡(13)과 나사결합되는 나사홈(12a)이 형성될 수 있다. 이 경우 캡(13)은 그 내측면의 결합부(13b)에 나사선이 형성된 결합홈이 형성될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 연결구(12)와 캡(13)은 나사결합이외 다른 방법 예컨대, 후크결합으로 고정될 수도 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 축(11)을 도시한 것으로, 도 2a는 축(11)에 관한 사시도이고, 도 2b는 축(11)에 관한 정면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 회전류 생성부(14)를 도시한 것이고, 도 4는 도 1b에 따른 회전류 발생장치(10)의 요부 단면도이다.
먼저, 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 축(11)은 회전류 생성부(14)가 좌우로 움직이지 않게 고정한다. 축(11)은 그 중심부에 관통홀(11a)이 형성되고, 외주면에 관통홀(11a)의 중심을 기준으로 동일한 각도로 이격된 다수의 고정부(11b)가 형성된다. 일례로 고정부(11b)는 길이방향으로 직선으로 형성된 고정홈으로 구현될 수 있다. 여기서, 고정홈은 걸림턱이 형성되어 예컨대 고정부(11b)에 장착된 회전류 생성부(14)가 상측으로 쉽게 이탈되지 않도록 구현될 수 있다. 일례로, 축(11)은 관통홀(11a)의 중심을 기준으로 경사각(θ)을 갖도록 경사지게 형성되는 삽입부(11c)가 형성될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 회전류 생성부(14)는 축(11)의 고정부(11b)에 장착되는 몸체(14a)와, 몸체(14a)와 경사각(θ)을 갖으면서 동시에 몸체(14a)의 유입공기 접촉면적이 점차 작아지도록 형성되는 절곡부(14b)를 포함한다.
일례로, 회전류 생성부(14)의 몸체(14a)는 유입되는 공기의 방향과 수평하게 축의 고정부(도 2a의 참조부호 11b)에 장착되며, 회전류 생성부(14)의 절곡부(14b)는 삼각형의 형태를 갖도록 구현될 수 있다. 여기서, 절곡부(14b)의 경사각(θ)은 생성하고자 하는 회전류의 회전속도와 크기에 따라 결정된다. 예컨대 절곡부(14b)의 경사각(θ)은 95°∼ 175°사이값을 갖을 수 있다.
회전류 생성부(14)는 몸체(14a)로부터 직선으로 연장형성된 돌출돌기(141)와, 삽입돌기(142)와, 요철부(143)를 더 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 돌출돌기(141)는 도 4에 도시한 바와 같이 캡(13)에 끼워져 회전류 생성부(14)를 고정한다. 삽입돌기(142)는 축의 삽입부(도 2a의 참조부호 11c)u에 밀착되게 삽입되도록 형성되어 회전류 생성부(14)를 고정한다. 요철부(143)는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)가 설치되는 내부 공간인 Duct(100)의 내측면에 반도나 땜 등으로 고정하는데 사용된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 캡(13)은 축(11)에 고정된 회전류 생성부(14)가 상하로 움직이지 않게 고정하며 유입되는 공기의 저항을 최소화하는 동시에 공기를 1차 압축하여 공기의 이동속도를 증폭시키는 것으로, 유선형(流線型)의 몸체(13a)와, 몸체(13a)에 연결구(12)를 고정하는 결합부(13b)와 회전류 생성부(14)의 삽입돌기(142)가 끼워지는 끼움홈(13c)을 포함한다. 일례로, 캡(13)의 결합부(13b)는 그 내측면에 나사선이 형성된 결합홈 구조로 형성될 수 있다. 여기서 참조부호 15는 소형 와류 발생부이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 회전류 발생장치(10)의 소형 와류 발생부(15)을 도시한 것으로, 도 5a는 소형 와류 발생부(15)에 관한 저면 사시도이고, 도 5b는 소형 와류 발생부(15)에 관한 측면도이다.
도 5a와 도 5b에 도시한 바와 같이, 소형 와류 발생부(15)는 회전류 생성부(도 4의 참조부호 14)를 지지하는 몸체(15a)와, 몸체(15a)에 연결구(도 4의 참조부호 12)가 끼워지는 끼움홀(15b)을 포함한다. 소형 와류 발생부(15)는 회전류 생성부(14)가 앞뒤로 움직이지 않게 고정시키는 역할과, 회전류 생성부(14)를 통해 회전하면서 유입되는 공기의 회전속도를 높이면서 소형의 와류를 형성시키는 역할과, 공기를 더 압축하는 역할을 한다. 바람직하게는 소형 와류 발생부(15)는 도 4에 도시한 바와 같이 그 몸체(15a)가 회전류 생성부(도 4의 참조부호 14)의 절곡부(14b)에 밀착되도록 끼움홀(15b)을 중심으로 경사각(θ), 예컨대 85°∼ 10°사이값을 갖도록 경사지게 형성된다. 소형 와류 발생부(15)의 직경은 캡(도 4의 참조부호 13)의 직경과 같거나 ±20%의 차이를 갖도록 구현될 수 있다.
본 명세서는 본 발명에 따른 회전류 발생장치가 조립을 통해 하나의 일체화된 장치로 구현되는 것을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 회전류 발생장치는 축과 회전류 생성부를 용접 등의 방법으로 단단히 고정시켜 구현할 수 있다.
표 1은 본 발명의 회전류 발생장치를 장착하지 않은 경우의 차량의 연비를 측정한 것이다. 실험에 사용된 차량은 그랜저(LPG 가스 사용)이다.
| 순차 | 주유 날짜 | 주행거리(km) | 주유량(L) | 리터당 주행거리 |
| 1 | 7월 21일 | 162 | 38.18 | 4.25 |
| 2 | 7월 24일 | 211 | 48.6 | 4.34 |
| 3 | 7월 25일 | 166 | 33.55 | 4.90 |
표 1에서 본 발명의 회전류 발생장치를 장착하지 않은 경우의 차량의 평균 연비는 4.47(Km/L)이다.
표 2는 동일한 그랜저(LPG 가스 사용) 차량에 본 발명의 회전류 발생장치를 장착한 경우의 연비를 측정한 것이다.
| 순차 | 주유 날짜 | 주행거리(km) | 주유량(L) | 리터당 주행거리 |
| 1 | 9월 07일 | 216 | 43.27 | 4.99 |
| 2 | 9월 09일 | 340 | 49.39 | 6.88 |
| 3 | 9월 11일 | 220 | 45.53 | 4.83 |
| 4 | 9월 12일 | 200 | 39.40 | 5.07 |
| 5 | 9월 15일 | 230 | 44.26 | 5.19 |
| 6 | 9월 17일 | 240 | 45.32 | 5.29 |
| 7 | 9월 19일 | 200 | 39.87 | 5.01 |
| 8 | 9월 21일 | 267 | 40.99 | 6.51 |
| 9 | 9월 23일 | 200 | 42.89 | 4.66 |
| 10 | 9월 24일 | 170 | 34.33 | 4.95 |
| 11 | 9월 25일 | 236 | 42.06 | 5.61 |
| 12 | 9월 29일 | 259 | 40.14 | 6.45 |
| 13 | 9월 30일 | 204 | 37.89 | 5.38 |
표 2에서 본 발명의 회전류 발생장치를 장착한 경우의 차량의 평균 연비는 5.47(Km/L)이다. 표1에서 본 발명의 회전류 발생장치를 장착하지 않은 경우의 차량의 평균 연비와 비교하면, 표 2에서 본 발명의 회전류 발생장치를 장착한 경우의 차량의 평균 연비는 22.4% 정도 절감되는 것으로 측정되었다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 회전류 발생장치
11: 축
11a: 관통홀
11b: 고정부
11c: 삽입부
12: 연결구
12a: 나사홈
13: 캡
13a: 몸체(켑)
13b: 결합부
13c: 끼움홈
14: 회전류 생성부
14a: 몸체(회전류 생성부)
14b: 절곡부
141: 돌출돌기
142: 삽입돌기
143: 요철부
15: 소형 와류 발생부
15a: 몸체
15b: 끼움홀
100: 덕트
11: 축
11a: 관통홀
11b: 고정부
11c: 삽입부
12: 연결구
12a: 나사홈
13: 캡
13a: 몸체(켑)
13b: 결합부
13c: 끼움홈
14: 회전류 생성부
14a: 몸체(회전류 생성부)
14b: 절곡부
141: 돌출돌기
142: 삽입돌기
143: 요철부
15: 소형 와류 발생부
15a: 몸체
15b: 끼움홀
100: 덕트
Claims (9)
- 외주면에 동일한 각도로 이격된 다수의 고정부와, 중심부에 관통홀이 형성되는 축;
상기 축의 관통홀에 끼워지는 연결구;
유선형(流線型)의 몸체와, 상기 몸체에 상기 연결구를 고정하는 결합부가 형성되는 캡;
상기 축의 고정부에 유입되는 공기의 방향과 수평을 이루도록 장착되는 몸체와, 상기 몸체와 95°이상, 175°이하의 경사각(θ)을 갖도록 동시에 상기 몸체의 유입공기 접촉면적이 점차 작아지도록 형성되는 절곡부를 포함하는 회전류 생성부; 및
상기 회전류 생성부의 절곡부에 밀착되어 상기 회전류 생성부를 지지하는 몸체와, 상기 몸체에 상기 연결구가 끼워지는 끼움홀이 형성되는 소형 와류 발생부;
를 포함하고 상기 회전류 생성부는,
그 몸체가 상기 회전류 발생장치가 설치되는 내부 공간인 덕트(100)의 내측면에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전류 발생장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 회전류 생성부의 절곡부는 삼각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 회전류 발생장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 캡의 결합부가,
내측면에 나사선이 형성된 결합홈인 것을 특징으로 하는 회전류 발생장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 캡은 끼움홈이 더 형성되고,
상기 회전류 생성부는,
상기 캡의 끼움홈에 끼워지는 돌출돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 회전류 발생장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 축은 축의 관통홀의 중심을 기준으로 경사각(θ)을 갖도록 경사지게 형성되는 삽입부가 더 형성되고,
상기 회전류 생성부는,
그 몸체에 상기 축의 삽입부에 밀착되게 삽입되는 삽입돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 회전류 발생장치. - 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020090065887 | 2009-07-20 | ||
| KR20090065887 | 2009-07-20 |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6550446B1 (en) * | 2000-05-12 | 2003-04-22 | Spencer H Robley, Jr. | Air intake flow device for internal combustion engine |
| US20060162690A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-07-27 | Kim Jay S | Fluid swirling device having rotatable vanes |
| KR100872553B1 (ko) * | 2008-07-17 | 2008-12-08 | 주식회사 성훈이엔지 | 내연기관용 와류기 |
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- 2010-07-20 WO PCT/KR2010/004736 patent/WO2011010850A2/ko active Application Filing
Patent Citations (3)
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