KR100824004B1 - 연료절감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극성이 동일한 자성체의 임의 간극배치를 통한 연료유의 이온정렬 또는/및 비중이 높은 고형물질 및 슬러지가 포함된 비양질의 연료유에 대해 초음파 발진장치에 의한 분자군 분쇄효과를 구현하여, 광질 연료유를 사용하는 기기에 연소효율을 높이고 연료유의 소모량을 줄이며, 또한 고가인 양질의 연료유 대신 저가의 비양질의 연료유의 사용을 가능하게 함과 아울러 연료비용을 절감하도록 하고, 더불어 비양질의 연료유 사용시 발생되는 카본 및 매연으로 인한 부속의 마모촉진 및 운동부의 불량 등의 발생을 획기적으로 줄여 기기 부속의 내구성을 높이는 효과를 동시에 제공하도록 하는 연료절감장치에 관한 것이다. 이에 따른 본 발명은 연료탱크(11)로부터 디젤기관(13)으로 공급 유입되는 연료유의 유입관로(15) 상에 연결 설치되는 연료절감장치에 있어서, 연료유의 분자입자가 뭉치지 않고 고루 분산되도록 하는 영구자석(24)이 포함된 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE 20)의 구성과, 상기 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE 30)의 설치를 포함하고, 초음파 발진자(34)의 작동에 의해 연료유를 활성화시키는 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER 30)를 더 구성한 것이다.

이온정렬기, 거리조절판, 영구자석, 분자군 분쇄기, 초음파 발진자

Description

연료절감장치{FUEL REDUTION EQUIPEMENT}

도 1은 본 발명에 따른 연료절감장치에서 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE)의 구성을 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 요부를 확대 도시한 측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 연료절감장치에서 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER)의 구성을 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 측단면 구성도.

도 5는 본 발명이 적용된 상태와 적용되지 않은 종래상태를 비교 실험하기 위한 시스템도.

도 6은 도 5에 의해 실험(엔진 무부하시 엔진 사용 연료 소모량 비교)하여 도출된 비교결과를 나타낸 그래프.

도 7은 도 5에 의해 실험(엔진 부하 30kw시 엔진 사용 연료 소모량 비교)하여 도출된 비교결과를 나타낸 그래프.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

20: 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE)

21: 케이싱, 22: 브래킷,

23: 거리조절판, 24: 영구자석,

30: 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER)

31, 32: 상, 하부 케이싱, 33: 격판,

34: 초음파 발진자, 35: 에어콕,

36: 제어부,

본 발명은 연료절감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극성이 동일한 자성체의 임의 간극배치를 통한 연료유의 이온정렬 또는/및 비중이 높은 고형물질 및 슬러지가 포함된 비양질의 연료유에 대해 초음파 발진장치에 의한 분자군 분쇄효과를 구현하여, 광질 연료유를 사용하는 기기의 연소효율을 높임과 아울러 연료유의 소모량을 줄이며, 또한 고가인 양질의 연료유 대신 저가의 비양질의 연료유의 사용을 가능하게 하여 연료비용을 절감하도록 하고, 더불어 비양질의 연료유 사용시 발생되는 카본 및 매연으로 인한 부속의 마모촉진 및 운동부의 불량 등의 발생을 획기적으로 줄여 기기 부속의 내구성을 높이는 효과를 동시에 제공하도록 하는 연료절감장치에 관한 것이다.

연료유에는 다수 다량의 이물질 및 고형입자들이 포함되어 있으며, 이들의 분리를 위해 중질유를 사용하는 엔진에서는 오일정화장치(OIL PURIFIER)를 사용한다. 그러나 상기와 같은 오일정화장치로 분리할 수 있는 것은 비중차에 의해 분리될 수 있는 물이나 비중이 큰 고형물질 및 슬러지 정도일 뿐이었다.

한편, 경질유를 사용하는 엔진에 대해서는 자성체를 이용하여 연료를 활성화, 이온화된다는 것에 대한 관심과 연구가 이루어져 이러한 원리로 고안된 연료절감기들이 제안 제조되었다. 그러나, 종래의 연료절감기는 그 효능에 있어서 부착상태 전과 후가 미미하거나 전혀 차이가 없었을 뿐만 아니라 오히려 부착 전 상태보다 떨어지는 결과로 많은 소비자 고발이 발생하였다. 이러한 문제점은 종래의 연료절감기가 연료의 이온화, 활성화 촉진효과의 미비와 연료유에 포함된 각종 이물질을 제대로 걸러내지 못함에 기인한다 할 것이다.

즉, 종래의 연료절감기는 연료유의 미분자를 뭉치지 않고 고루 분산시킨 다음 그 사이 연결고리에 산소와 탄화수소 분자가 혼재되도록 하여 연료의 완전연소를 이루도록 하는 연료유 활성화 작용이 거의 없거나 미비하다는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 극성이 동일한 자성체의 임의 간극배치를 통한 연료유의 이온정렬 또는/및 비중이 높은 고형물질 및 슬러지가 포함된 비양질의 연료유에 대해 초음파 발진장치에 의한 분자군 분쇄효과를 구현하여, 광질 연료유를 사용하는 기기의 연소효율을 높이고 연료유의 소모량을 줄이며, 더불어 고가인 양질의 연료유 대신 저가의 비양질의 연료유의 사용을 가능하게 하여 연료비용을 절감하도록 함은 물론, 비양질의 연료유 사용시 발생되는 카본 및 매연으로 인한 부속의 마모촉진 및 운동부의 불량 등의 발생을 획기적으로 줄여 기기 부속의 내구성을 높이는 효과를 동시에 제공하도록 하는 연료절감장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

연료탱크로부터 디젤기관으로 공급 유입되는 연료유의 유입관로 상에 연결 설치되는 연료절감장치에 있어서,

임의 용적공간을 갖는 박스형 케이싱과;

상기 케이싱의 내부에 유입관로와 직교되는 방향으로 나란하고 서로 마주보게 설치되는 다수의 브래킷과;

상기 브래킷에 각각 나사결합되며, 대칭간격을 조절할 수 있도록 된 거리조절판; 및

상기 거리 조절판의 대칭 선단에 같은 극성이 마주보는 상태로 고정 설치되어, 통과하는 연료유의 분자입자가 뭉치지 않고 고루 분산되도록 자력을 발생시키는 영구자석;을 포함한 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE)를 구성한 특징을 갖는다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해,

상기 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE)의 설치를 포함하고;

격판에 의해 연료유가 통과하는 공간과 그렇지않은 공간으로 나누어 구획 설치되는 상, 하부 케이싱과;

상기 하부 케이싱 내부에서 격판의 하면에 면접되게 설치되고, 상기 격판에 미세진동을 발생시켜 유입관로를 통해 통과되는 연료유의 분자 결합력 및 점성을 떨어뜨리고, 무화를 배가시키도록 하는 다수의 초음파 발진자와;

상기 상부 케이싱의 일측에 설치되고, 초음파 발진자의 작동에 의해 연료유로부터 발생되는 가스를 배출시키는 에어콕; 및

상기 초음파 발진자와 연결되어 연료유의 유속에 따라 진동수를 조절함과 동시에 일정시간 작동 후 초음파 발진자를 교호작동되도록 제어하는 제어부;를 포함한 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER)를 더 구성한 특징을 갖는다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 연료절감장치에서 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 요부를 확대 도시한 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연료절감장치에서 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER)의 구성을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 측단면 구성도이며, 도 5는 본 발명이 적용된 상태와 적용되지 않은 종래상태를 비교 실험하기 위한 시스템도이며, 도 6은 도 5에 의해 실험(엔진 무부하시 엔진 사용 연료 소모량 비교)하여 도출된 비교결과를 나타낸 그래프이며, 도 7은 도 5에 의해 실험(엔진 부하 30kw시 엔진 사용 연료 소모량 비교)하여 도출된 비교결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 의한 연료절감장치의 구성은 연료탱크로부터 공급되는 디젤 연료유가 디젤엔진이나 경유(GAS OIL), A-중유(BUNKER-A OIL: CST-30) 및 C-중유(BUNKER-C OIL: CST-180, 380 등)가 사용되는 선박용 디젤엔진 및 보일러 등에 이용되며, 강력한 자력의 영구자석을 이용하여 뭉쳐있는 음이온 및 양이온을 일률적으로 정렬하여 활성화하는 장치로 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE 20)를 들 수 있다.

상기 이온정렬기(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연료탱크(11) 내부 또는 연료탱크(11)로부터 디젤기관(13)으로 공급 유입되는 연료유의 유입관로(15) 상에 연결 설치되고, 임의 용적공간을 갖는 박스형 케이싱(21)과, 상기 케이싱(21)의 내부에 유입관로(15)와 직교되는 방향으로 나란하고 서로 마주보게 다수의 브래킷(22)이 설치된다. 상기 브래킷(22)의 내부는 암나사가 형성된다.

또한, 상기 브래킷(22)에 각각 나사결합되도록 수나사가 형성되며, 대칭간격을 조절할 수 있도록 된 거리조절판(23)과, 상기 거리 조절판(23)의 대칭 선단에 같은 극성이 마주보는 상태로 고정 설치되어 이를 통과하는 연료유의 분자입자가 뭉치지 않고 고루 분산되도록 하는 네오듐으로 만들어진 영구자석(24)이 배치된다. 상기 거리조절판(23)과 영구자석(24)는 에폭시수지와 경화제의 혼합물에 의해 완전히 접착 고정시킴으로써, 진동 및 충격에 대하여 상기 영구자석(24)을 안정되게 보호 유지되도록 한다.

상기 이온정렬기(20)는 굳이 별도의 케이싱(21)에 설치되지 않고 연료탱 크(11) 내부에 직접 설치될 수 있으며, 브래킷(22), 거리조절판(23), 영구자석(24)는 상기 연료탱크(11)의 규격에 따라 비례적으로 개수와 배치거리 및 영구자석간 대칭간격 등이 다양하게 변할 수 있다.

한편, 본 발명의 연료절감장치는 분자의 결합력을 떨어뜨리고 이완시킴으로서 연료유를 엔진의 실린더 내로 분사하였을 때 점성의 저하와 무화를 배가시킴으로써 표면적이 넓어져 공기 중의 산소와의 결합이 용이하고 압축열 흡수시간이 짧아짐으로써 디젤기관에서의 연소효율을 저하시키는 발화늦음에 의한 불완전연소를 현저히 낮추어 배기에 포함되어 방출하는 카본 및 매연의 생성을 현저히 줄여줌으로써 연료소모량의 감소는 물론 대기오염 감소효과를 동시에 얻을 수 있는 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER 30)를 더 포함할 수 있다.

상기 분자군 분쇄기(30)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 격판(33)에 의해 연료유가 통과하는 공간과 그렇지않은 공간으로 나누어 구획 설치되는 상, 하부 케이싱(31)(32)과, 상기 하부 케이싱(32) 내부에서 격판(33)의 하면에 면접되게 설치되고 상기 격판(33)에 미세진동을 발생시켜 유입관로(15)를 통해 통과되는 연료유의 분자 결합력 및 점성을 떨어뜨리고, 무화를 배가시키도록 하는 다수의 초음파 발진자(34)와, 상기 상부 케이싱(31)의 일측에 설치되고, 초음파 발진자의 작동에 의해 연료유로부터 발생되는 가스를 배출시키는 에어콕(35)으로 구성되는 한편, 상기 초음파 발진자(34)와 연결되어 연료유의 유속에 따라 진동수를 조절함과 동시에 일정시간 작동 후 초음파 발진자(34)를 교호작동되도록 제어하는 제어부(36);를 포함한 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER 30)를 더 포함하는 구성이다.

도 4는 도 5는 본 발명이 적용된 상태와 적용되지 않은 종래상태를 비교 실험하기 위한 장치도를 도시한 것으로, 이 실험에서 사용한 연료탱크(11)의 규격은 실험결과에 영향이 미치지 않는 이유로 편의상 드럼통으로 제작되었고, 드럼 내에 들어있는 오일의 무게를 계측하기 위해 전자저울을 사용하였다. 연료유의 유입관로(15)는 스틸파이프와 튜브로 연결 설치하였고, 각 요소에 연료의 흐름을 제어하기 위한 스톱밸브들을 장착하였다.

탱크 A라인은 본 발명의 연료절감장치가 설치되어 실험토록 한 것이고, 탱크 B라인은 연료절감장치가 설치되지 않은 채 단지 엔진 자체의 연료소모량을 측정토록 함으로서 전자 및 후자를 비교 분석하였다. 무게 계측방법은 엔진시동 후 단위 무게별 그 값을 측정하였다. 시동 직 후 첫 20분의 눈금은 평균 무게 산출시 제외하였으며, 이 실험의 정확성을 높이기 위해 2개의 연료탱크를 별도의 공급라인에서 실험이 이루어지도록 하였다.

우선, 상온에서 연료절감장치가 설치된 라인과 설치되지 않은 라인에서 엔진 구동시 연료유의 중량 증감을 비교 분석하여 본 연료절감장치의 성능을 테스트하였다.

도 6은 상온상태에서의 엔진 무부하시 연료 무게의 증감을 나타낸 것으로, 상기 도 6에서 알 수 있듯이 비설치시에 5kg 소모시마다 평균 경과시간은 3007초 로, 설치시에는 3230초로 나타났으며, 시간당 소모량으로 환산하면 각각 5.986kg/h, 5.573kg/h,로 연료소모율이 6.9% 감소한 것으로 나타났다.

또한, 도 7은 엔진에 30kw 부하를 주었을 때의 연료무게의 증감을 나타낸 것으로, 도 7에서 알 수 있듯이 연료절감장치의 비설치시에 연료유 5kg 소모시마다 평균 경과시간은 1837.83초, 설치시에는 2042.67초로 나타났음을 알 수 있으며, 이를 시간당 소모량으로 환산하면 각각 9.794kg/h, 8.812kg/h 이므로, 즉 연료소모율이 10.02%가 감소한 것을 알 수 있었다.

이상에서와 같은 본 발명에 따르면, 연료유가 1차 이온 정렬기(20)의 영구자석(24)을 지나는 동안 하이드로카본(HYDROCARBON)의 연결고리를 일정하게 하고, 2차 분자군 분쇄기(30)를 통과하면서 공진효과로 인한 미세화된 연료분자들은 연소실에서 활성산소와의 접촉면적이 증대되어 보다 원활한 연소작용으로 연료의 연소효율이 향상되는 결과를 얻을 수 있다. 즉, 연료의 완전연소가 이루어져 연소율이 향상되고 엔진출력이 증대되므로 연료소모가 감소 될 뿐만 아니라 불완전 연소시 발생되는 매연이 현저히 감소 되는 효과가 있다.

삭제

Claims (2)

1. 연료탱크(11)로부터 디젤기관(13)으로 공급 유입되는 연료유의 유입관로(15) 상에 연결 설치되는 연료절감장치에 있어서,

   임의 용적공간을 갖는 박스형 케이싱(21)과;

   상기 케이싱(21)의 내부에 유입관로(15)와 직교되는 방향으로 나란하고 서로 마주보게 설치되는 다수의 브래킷(22)과;

   상기 브래킷(22)에 각각 나사결합되며, 대칭간격을 조절할 수 있도록 된 거리조절판(23); 및

   상기 거리 조절판(23)의 대칭 선단에 같은 극성이 마주보는 상태로 고정 설치되어, 통과하는 연료유의 분자입자가 뭉치지 않고 고루 분산되도록 하는 영구자석(24);을 포함한 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE 20)를 구성함을 특징으로 하는 연료절감장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 이온정렬기(ILD; ION LINEUP DEVICE 30)의 설치를 포함하고;

   격판(33)에 의해 연료유가 통과하는 공간과 그렇지않은 공간으로 나누어 구획 설치되는 상, 하부 케이싱(31)(32)과;

   상기 하부 케이싱(32) 내부에서 격판(33)의 하면에 면접되게 설치되고, 상기 격판(33)에 미세진동을 발생시켜 유입관로(15)를 통해 통과되는 연료유의 분자 결합력 및 점성을 떨어뜨리고, 무화를 배가시키도록 하는 다수의 초음파 발진자(34)와;

   상기 상부 케이싱(31)의 일측에 설치되고, 초음파 발진자의 작동에 의해 연료유로부터 발생되는 가스를 배출시키는 에어콕(35); 및

   상기 초음파 발진자(34)와 연결되어 연료유의 유속에 따라 진동수를 조절함과 동시에 일정시간 작동 후 초음파 발진자(34)를 교호작동되도록 제어하는 제어부(36);를 포함한 분자군 분쇄기(MCB; MOLECULAR CLUSTER BREAKER 30)를 더 구성함을 특징으로 하는 연료절감장치.

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