KR100240951B1 - 내연기관 연소촉진용 세라믹의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 내연기관의 연소촉진기에 사용되는 세라믹의 제조에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 자동차등의 내연기관에 연료를 공급하기 위한 연료공급 호스에 간편하게 설치가 가능하며, 반영구적으로 사용될 수 있는 연소촉진기에 사용되는 세라믹 입자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 “30중량% 내지 40중량%의 라돈석분말과 20중량% 내지 25중량%의 점토 및 40중량% 내지 45중량%의 석영분말을 150메쉬 내지 200메쉬가 되도록 분쇄 혼합한 다음 물을 첨가하여 반죽하고 6mm 내지 9mm의 직경을 갖는 입자로 성형한 후 건조하고, 건조된 입자를 1450℃ 내지 1550℃에서 소성하여 주는 것을 특징으로 하는 내연기관 연소촉진용 세라믹의 제조방법.”을 제공함으로서 해결될 수 있다.

4. 발명의 중요한 용도

연소촉진용 세라믹입자의 제조방법으로서의 용도를 갖는다.

Description

내연기관 연소촉진용 세라믹의 제조방법

본 발명은 자동차등의 내연기관에서 연료의 연소를 촉진하기 위하여 장착되는 연소촉진기에 내장되는 세라믹의 제조방법에 관하 것으로, 좀더 상세하게는 디젤유를 사용하는 자동차의 내연기관에 공급된 연료의 연소시 연료와 산소와의 결합을 원활하게 하여 주기 위하여 사용되는 연소촉진기에 내장되어 디젤연료의 산화반응력을 향상시키는데 사용되는 세라믹을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 연료로서 사용되는 탄화수소계 연료는 액체연료를 연료펌프 등에 의해 분사노즐을 통하여 내연기관의 연소기내로 강압 분사하여 미립화시켜 연소시키는 방식으로 되어 있으며, 이러한 방식에 의한 연소는 만족할 만한 연소효율을 기대하기 어려울 뿐만 아니라, 불완전 연소에 의하여 발생하는 미연탄소 등의 오염물질이 배기가스내에 포함되어 있는 상태로 대기로 배출되는 문제로 인한 대기오염에 막대한 영향을 미치고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제로 인하여 종래로 부터 내연기관의 연소 촉진을 위하여 많은 연구가 진행되어 왔으며, 지금까지 알려진 연소 촉진을 위한 방법으로는 내연기관으로 공급되는 연료에 적당한 열을 가하여 실린더에 분사시 열에 의하여 일부의 연료가 기화현상을 일으켜 실린더내의 압력을 상승시켜 연료의 공급을 줄여주고 폭발행정시 산소와의 반응을 촉진시키는 기술에 대한 보고가 있기는 하였으나, 이러한 기술은 내연기관으로 진입되는 연료에만 국한되어 공급되어야 하는 열이 연료 전체로 확산되는 단점을 안고 있을 뿐만 아니라, 장치가 복잡하여 설치상 어려운 점이 많아 실제적으로 시행이 되지 못하고 있는 실정이다.

또다른 방법으로는 영구자석을 이용한 것으로서 내연기관의 연료공급관의 주위에 영구자석이 설치되어 있는 기구를 장착하는 것으로, 이와 같은 방법은 공급되는 연료가 영구자석으로 부터 형성되는 자장을 통과하도록 하여 간접적인 유도전류에 의하여 연료 분자내의 전자를 편재화시켜 연소의 효율을 높히고자 하는 것이다.

이 경우에 있어서, 장착초기에는 연료의 연소촉진 효과를 거둘수 있어 자동차등의 사용자에게 상당한 호평을 받고 있으나, 기구에 장착되어 있는 영구자석은 내연기관의 엔진으로 부터 발생하는 열 및 전기장에 의하여 점차 그 자력이 약화되고, 급기야는 영구자석의 자력이 상실되어 일정기간 사용후에는 그 효과를 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 자동차등의 내연기관에 연료를 공급하기 위한 연료공급 호스에 간편하게 설치가 가능하며, 반영구적으로 사용될 수 있는 연소촉진기에 사용되는 세라믹 입자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 30중량% 내지 40중량%의 라돈석분말과 20중량% 내지 25중량%의 점토 및 40중량% 내지 45중량%의 석영분말을 150메쉬 내지 200메쉬가 되도록 분쇄 혼합한 다음 물을 첨가하여 반죽하고 6mm 내지 9mm의 직경을 갖는 입자로 성형한 후 건조하고, 건조된 입자를 1450℃ 내지 1550℃에서 소성하여 주는 것이다.

상기에서 석영(SiO₂)는 입자의 유리질화를 형성하여 입자의 경도를 높히기 위한 것으로 40중량%가 첨가된 경우 쇼아경도로서 80Hs를 나타내나 40중량%이하로 첨가되는 경우에는 10중량% 감소시마다 쇼아경도로 10Hs씩 낮아져 입자끼리의 충돌에서 쉽게 부서지게 되는 문제가 발생하게 되고, 과량이 첨가되는 경우 경도의 상승으로 부서짐을 방지할 수 있다는 장점은 있으나, 석영첨가량이 많아지게 되면 그에 따라 소성온도가 높아지게 되어 경제적으로 불리하게 되므로 40중량% 내지 45중량%의 범위내로 하는 것이 적당하다.

점토는 라돈석과 석영의 결합제로서 첨가되는 것으로 첨가되는 석영과 라돈의 함량 계산에 의하여 산출되는 것이며, 20중량% 이하로 첨가되는 경우는 결합제의 역할을 할 수 없는 문제가 발생하므로 20중량% 내지 25중량%의 범위내로 하는 것이 바람직하다.

혼합시의 분쇄입자 및 소성시의 온도는 경제성을 고려한 일반적인 수치이고, 세라믹 입자의 크기는 사용상 편리한 크기로 설정한 것이다.

상기와 같은 방법에 의하여 제조된 세라믹 입자는 적당한 용기내에 충진하여 용기의 양 단부에 연료공급관을 연결하여 연료를 통과시키면, 연료가 세라믹 입자의 사이를 통과하면서 세라믹 입자로 부터 방사되는 α선에 의하여 비편재화를 일으키게 되고 비편재화된 연료는 내연기관의 실린더에 공급되어 연소되게 되는 것이다.

라돈석은 내연기관에 공급되는 탄화수소계 연료의 비편재화를 지향하기 위하여 첨가되는 것으로 30중량% 이하로 첨가되는 경우에는 발산되는 에너지의 량이 적어 소기의 목적을 달성할 수 없는 문제가 발생하며, 40중량%이상 첨가하면 라돈석이 고가인 관계로 경제적으로 불합리한 문제가 야기되므로 30중량% 내지 40중량%의 라돈석을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 라돈석은 자연계에서 지구가 생길 무렵부터 상상하기 어려운 큰 에너지를 축적한 광물의 일종으로 주위의 압력 및 온도의 변화에 상관없이 방사선인 α입자를 방사하는 특성을 지닌 광석으로 라돈석을 분석하여 보면, 그 조성은 대략 53.62%의 이산화규소(SiO₂), 12.17%의 산화알루미늄(Al₂O₃), 1.74%의 이산화티탄(TiO₂), 5.45%의 산화제2철(Fe₂O₃), 2.24%의 산화제1철(FeO), 0.70%의 산화망간(MnO), 2.35%의 산화마그네슘(MgO), 5.28%의 산화칼슘(CaO), 2.24%의 산화나트륨(Na₂O), 6.62%의 산화칼륨(K₂O), 0.04%의 오산화인(P₂O₅) 및 기타성분으로 구성되어 있다.

상기의 분석결과에 의하면, 라돈(Rn)성분에 대한 표기는 없으나, 라돈(Rn)은 키세논(Xe)와 함께 주기율표의 8A족 원소로 반응성이 대단히 약한 비금속 물질이며, 원소번호가 86번이고 원자량이 220으로 표기되는 물질로 일반적인 분석방법에 의하여는 그 확인이 어려운 원소로서, 라돈석에서는 함유되어 있는 라돈(Rn)으로부터 kg당 8.37×10^-6Ci의 α선을 방출하고 있다.

α선은 +2가를 갖는 헤리움(He⁺⁺)원자핵이 방출되는 것으로 α1방사에너지가 6.28Mev이고 α2방사에너지가 5.740MeV이다.

따라서, 상기와 같은 에너지를 갖는 α선을 탄화수소분자의 집합체인 연료속으로 통과하도록 하면 결합되어 있는 탄소원자와 탄소원자의 사이에서, 또 탄소원자와 수소원자의 사이에서 전자의 비편재화가 발생하게 되고 비편재화된 불안정한 탄화수소는 내연기관의 실린더내에서 혼합되어 있는 공기중의 산소와 플러그로 부터 발생하는 전기불꽃에 의하여 용이하게 결합될 수 있는 것이다.

본 발명에 의하여 탄생한 세라믹입자는 비교적 높은 준위의 에너지를 방사하므로 비교적 산화력이 약한 경유등의 연소에 특히 효율적이다.

상기와 같은 산소와의 반응에 의하여 연료내에 있는 탄화수소및 기타성분은 완전한 산화를 이루게되어 미연탄소와 같은 오염물의 생성이 방지되며, 산소와의 반응에 의하여 탄산가스의 량이 증가하게 되므로 실린더의 내부에서 발생되는 압력에 의하여 인입되는 연료의 량이 감소하게 되므로 연료의 절감을 가져올 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여 제조된 세라믹입자는 위에서 설명한 바와 같이 반영구적으로 방사되는 α선에 의하여 탄화수소가 비편재화를 일으키면서 내연기관의 실린더의 내부로 공급되어 연소되므로 연료의 절감 및 미연탄소등의 오염물질의 감소를 가져올 뿐만 아니라, 라돈으로 부터 반영구적으로 α선이 방출되므로 반영구적으로 사용될 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 30중량% 내지 40중량%의 라돈석분말과 20중량% 내지 25중량%의 점토 및 40중량% 내지 45중량%의 석영분말을 150메쉬 내지 200메쉬가 되도록 분쇄 혼합한 다음 물을 첨가하여 반죽하고 6mm 내지 9mm의 직경을 갖는 입자로 성형한 후 건조하고, 건조된 입자를 1450℃ 내지 1550℃에서 소성하여 주는 것을 특징으로 하는 내연기관 연소촉진용 세라믹의 제조방법.