KR100933941B1 - 자동식 액체연료 여과장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박이나 자동차 기타 산업기계에 사용되는 내연기관용 액체연료 여과장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 액체연료에 포함되어 있는 슬러지나 미생물 및 각종 이물질을 제거하며 동시에 연료입자를 미립화시켜서 연소효율을 높일 수 있도록 하는 장치로서 유입구 및 유출구가 구비되고 상기 유입구보다 하방으로 드레인밸브가 형성되는 케이싱과; 케이싱의 외부 측면에 회동될 수 있게 설치되는 하나 이상의 마그네트와; 상기 케이싱의 내부에 상하방향으로 설치되어 액체 연료가 가장자리에서 점차 중심부로 지그재그 형태로 흐를 수 있도록 유도하며 비자성체로 이루어지는 다수의 분할격벽;을 포함하여 구성되어 액체연료에 포함된 슬러지등을 분리시키도록 함을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치에 관한 기술이다.
내연기관, 엔진, 액체연료, 여과, 여과장치, 자석, 마그네트, 슬러지, 이물질제거, 분할격벽, 케이싱, 자동식

Description

자동식 액체연료 여과장치{Liquified fuel filtering apparatus}
본 발명은 선박이나 자동차 기타 산업기계에 사용되는 내연기관용 액체연료 여과장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 액체연료에 포함되어 있는 각종 슬러지, 미생물 및 이물질을 제거하며 동시에 연료입자를 미립화시켜서 연소효율을 높일 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
내연기관용 연료로 화석연료가 사용되고 있는데 이러한 액체연료에는 미생물, 슬러지, 수분 및 각종 불순물(특히, 미세한 금속입자 등)이 포함되어 있다. 액체연료에 함유된 각종의 슬러지 등으로 인해 연소시 불완전 연소의 한 원인이 되고 있고 엔진에 문제를 일으키기도 하는 바, 보통 연료탱크로부터 엔진 내부로 액체연료가 이송되는 과정에 연료필터나 여과장치를 거치도록 한다.
보통의 연료필터는 주기적으로 교환 또는 청소를 해주어야 함으로써 작업시간이 오래 걸리게 되는 단점이 있었고, 교체에 따른 비용부담, 폐 필터의 처리에 따른 문제점도 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 자석을 이용하여 불순물을 제거하는 기술이 다수 제안된 바 있다. 대표적으로 실용신안등록번호 제377674호의 "디젤 기관용 연 료 정유기의 칸막이", 특허출원번호 1998-27324호의 "자동차용 연료 여과기", 특허등록번호 663122호의 "유체여과장치" 등이 있었다.
알려진 종래기술들은 자석을 이용하여 액체연료에 포함된 각종 이물질들을 제거할 수 있도록 하는데, 자석이 직접 액체연료와 접촉되는 방식으로 구현되기 때문에 여전히 유지보수에 어려움이 많았고 시간경과에 따른 성능저하가 필연적으로 발생된다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에서는 유지보수 특히 청소가 용이할 수 있도록 구성되는 새로운 개념의 자동식 액체연료 여과장치를 제공하는 것을 주요한 과제로 한다.
그리고 슬러지 및 이물질이나 수분의 제거도 간편하며 분리된 슬러지 등이 다시 부상하여 액체연료로 혼입되는 것을 억제할 수 있는 구성을 갖는 자동식 액체연료 여과장치를 제공하는 것을 또 다른 과제로 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명은, 유입구 및 유출구가 구비되고 상기 유입구보다 하방으로 드레인밸브가 형성되는 케이싱과; 케이싱의 외부 측면에 회동될 수 있게 설치되는 하나 이상의 마그네트와; 상기 케이싱의 내부에 상하방향으로 설치되어 액체 연료가 가장자리에서 점차 중심부로 지그재그 형태로 흐를 수 있도록 유도하며 비자성체로 이루어지는 다수의 분할격벽;을 포함하여 구성되어 액체연료에 포함된 슬러지등을 분리시키도록 함을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
바람직하게 상기 자동식 액체연료 여과장치는 유입되는 액체연료가 케이싱 내부 좌우측면과 좌우 가장자리에 위치되는 분할격벽 사이로 액체연료가 상승될 수 있도록 하기 위해, 상기 분할격벽들 하부측에 오목한 형태를 이루면서 결합되는 콜렉터가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
바람직하게 상기 콜렉터는 그 하부측 중심부에 드레인밸브를 향하여 연장되 는 연장 파이프가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
바람직하게 상기 자동식 액체연료 여과장치는 상기 분할격벽 하부측에 상기 케이싱의 내부 좌우측면으로부터 비스듬히 중심부를 향해 연장되는 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
바람직하게 상기 케이싱에 구비되는 상기 유입구와 드레인밸브 사이 내부 공간에 망상의 차단판이 설치되어 상기 차단판을 통과하여 낙하된 불순물이 다시 부상되어 탈출되는 것을 억제할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
더욱 바람직하게 상기 마그네트는 케이싱의 좌우측 외부 측면에 상이한 극성을 갖는 하나씩의 마그네트가 설치되는 것임을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치를 제안한다.
본 발명에 의한 자동식 액체연료 여과장치는 자석을 이용하여 액체연료에 포함된 이물질들을 제거하되 케이싱 외부 측면에 자석이 배치되어 직접적인 접촉없이 이물질의 분리가 가능하고 분리된 이물질들의 배출도 케이싱을 분해하지 않고 간편하게 달성할 수 있기 때문에 유지보수가 용이하다는 효과가 있다.
그리고 케이싱의 하부에서 비중 차이로 인한 자연적인 수분 분리가 이루어질 수 있고 차단판이 케이싱 내부에 설치되므로 차단판을 통과한 이물질이 쉽게 다시 부상하여 액체연료에 혼입되는 문제를 해결할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명에 따른 자동식 액체연료 여과장치는 이하 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 하되 제시되는 도면들은 하나의 실시가능한 일 형태를 보여주는 것인 바, 타인에 의한 단순한 설계변경, 형상의 변경 및 등가적인 요소로의 단순 치환과 같은 변형 실시예들 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동식 액체연료 여과장치(이하, 여과장치라 한다)에 대한 개략적인 사시도이며, 도2는 단면도를 보여준다.
도시된 바와 같이 상기 여과장치는 기본적인 구성요소로서 케이싱(100), 분할격벽(200) 및 마그네트(300)를 포함하게 되며, 상기 케이싱(100) 내부로 액체연료가 유입된 후 유출이 이루어진다. 상기 케이싱(100) 내부로 액체연료가 유입된 후 유출되는 과정 중에 상기 액체연료에 포함된 슬러지 및 각종 이물질들이 분리될 수 있으며 미생물을 사멸시킬 수 있다. 이하에서 언급되는 슬러지나 이물질들은 자력의 영향을 받아 이끌릴 수 있는 것인데, 액체연료 중에는 금속입자와 같은 것을 포함하여 이들 금속입자와 엉겨 붙어있는 비금속성의 물질들도 들어있는 것이 일반적이다. 따라서 마그네트의 자력에 의해 상당량의 슬러지나 이물질들은 자력에 이끌려 분할격벽에 붙을 수 있다.
본 발명에 따른 여과장치는 선박이나 자동차 및 중장비등의 내연기관 등에 활용될 수 있는 것이며, 특히 선박에서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이 호퍼 형상의 케이싱(100)이 구비되며 상기 케이싱(100)의 구체적인 형상이나 사이즈는 사용개소에 따라 얼마든지 변형될 수 있다. 상기 케이싱(100)의 하부 근처 일측면으로 유입구(110)가 형성되며 상부면에 유출구(120)를 두는 것으로 구성할 수 있다. 그리고 케이싱(100)의 하단부에는 드레인밸 브(130)를 두는 것으로 함이 바람직하며, 상기 드레인밸브(130)를 조작하여 케이싱(100) 하부에 수집되는 물이나 분리된 슬러지를 포함한 각종의 이물질들을 케이싱 외부로 배출시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명을 구성함에 있어서 더욱 바람직하게는 상기 케이싱(100)의 하단측, 다시말하면 상기 유입구(110)와 드레인밸브(130) 사이 공간에 망상의 차단판(140)을 두는 것으로 한다. 상기 차단판(140)은 메시(mesh)망으로서 메시망을 통해서 이물질들이 드레인밸브(130) 쪽으로 낙하될 수 있지만 일단 차단판(140)을 통과한 이물질들은 다시 부상되어 쉽게 차단판(140)을 통과하지는 못하도록 기능하게 된다. 특히, 선박 등의 경우에는 기상조건에 따라 심하게 선체가 요동치는 경우가 흔하므로 액체연료로부터 분리되어 가라앉은 이물질이 다시 부상되어 액체연료에 섞일 수 있기 때문이다.
상기 케이싱(100)의 내부에는 다수의 분할격벽(200)들이 설치되는데 본 실시예의 경우 판상형태를 이루는 4개의 분할격벽들이 구비되는 것으로 하고 있다. 상기 케이싱(100)의 내부 상부측에 분할격벽(200)들이 형성되며 보다 구체적으로는 유입구(110)를 통해 공급되는 액체연료가 좌우측 가장자리의 분할격벽(200)과 케이싱 내부벽면 사이를 통해서 상승된 후 점차 중심부로 이동될 수 있도록 배치되도록 한다. 즉, 다수의 분할격벽(200)들은 액체연료가 지그재그 방향으로 상승된 후 다시 하강되고 다시 상승되는 것과 같은 흐름을 갖도록 배치된다.
설명의 편의를 위해 각각의 분할격벽(200)들은 좌측에서부터 차례대로 제1분 할격벽(200a), 제2분할격벽(200b), 제3분할격벽(200c) 및 제4분할격벽(200d)이라 명하기로 한다. 상기 제1분할격벽(200a)과 제4분할격벽(200d)은 케이싱(100)의 내측면과 이격거리를 두면서 마주보게 설치되며, 상기 제1분할격벽(200a)과 제4분할격벽(200d) 사이로 제2분할격벽(200b)과 제3분할격벽(200c)이 배치된다. 상기 분할격벽(200)들 하부측으로 액체연료가 공급되면 도시된 바와 같이 가장자리에서부터 중심부로 액체연료의 흐름이 발생된다.
액체연료의 흐름은 상승된 후 다시 하강되고 재차 상승되는 것과 같이 다수의 분할격벽(200)의 배치에 따라 지그재그로 이동하게 된다. 상기 케이싱(100) 내부에 설치되는 분할격벽(200)의 갯수는 얼마든지 변경될 수 있음을 알 수 있다.
최초 케이싱(100) 내부로 유입되는 액체연료는 케이싱(100) 내면과 제1분할격벽(200a) 및 제4분할격벽(200d) 사이를 통해 상승되어야 하므로 제1분할격벽(200a), 제2분할격벽(200b), 제3분할격벽(200c) 그리고 제4분할격벽(200d)간의 하부측은 밀폐되어야 한다. 즉, 제1분할격벽(200a)과 제4분할격벽(200d)의 하단부를 연결하면서 동시에 제2분할격벽(200b) 및 제3분할격벽(200c)의 하단부와는 이격된 상태를 이루면서 케이싱(100) 하부공간과는 격리될 수 있게 오목한 형태를 이루는 콜렉터(400)를 두도록 한다. 상기 콜렉터(400)로서 본 실시예에서는 역피라밋 형상과 같이 상광하협의 형태를 이루는 것으로 하며, 상기 콜렉터(400)의 하단부 중심부에는 드레인밸브(130)를 향해 하방으로 연장되는 파이프(410)가 결합되는 것으로 한다. 상기 파이프(410)는 중공 파이프로서 콜렉터(400)로 낙하되는 분리된 슬러지나 각종 이물질들이 파이프(410)를 통해서 드레인밸브(130) 측으로 이동 될 수 있다.
물론, 상기 콜렉터(400)의 형상 자체를 보다 길게 하방으로 형성시켜서 드레인밸브(130) 근처까지 연장시킬 수도 있을 것이며 그 외 필요에 맞게 형상은 변화될 수 있다.
특히, 케이싱(100) 하부측에서 공급되는 액체연료를 제1분할격벽(200a)과 제4분할격벽(200d)으로 고루 분산되게 할 필요가 있는 바, 분할격벽(200)들 하부측에 가이드판(500)를 두는 것이 바람직한데, 상기 가이드판(500)와의 관계를 고려하여 상기 콜렉터(400)는 도시된 예와 같이 역피라밋 형태를 이루는 것으로 함이 적합하다. 상기 가이드판(500)과 콜렉터(400)로 인해 유입된 액체연료는 제1분할격벽(200a) 및 제4분할격벽(200d)측으로 흐름방향이 유도되어 케이싱의 좌우측 내부 벽면을 따라 상승될 수 있다.
케이싱(100) 내면과 제1분할격벽(200a) 사이를 통해 상승된 액체연료는 제1분할격벽(200a)과 제2분할격벽(200b) 사이를 통해서 다시 하강된 후 제2분할격벽(200b)과 제3분할격벽(200c) 사이 공간을 통해 다시 상승되어 유출구(120)로 배출이 된다. 제1분할격벽(200a) 및 제4분할격벽(200d)의 각 상단부는 케이싱(100) 상부면과 이격거리를 두게 설치되어 액체연료의 유동이 가능하게 하며, 제2분할격벽(200b)과 제3분할격벽(200c)의 하단부는 콜렉터(400)와 이격되고 상단부는 케이싱(100) 상부면과 맞닿게 결합된다.
그리고 본 발명에 사용되는 분할격벽(200)들은 비자성체인 것으로 하여 후술 할 마그네트(300)에 의한 자성의 영향을 받지 않는 것임을 특징으로 한다. 비자성체로서의 분할격벽으로는 스테인레스나 플라스틱과 같은 것 중에서 선택될 수 있다.
다음으로 상기 케이싱(100)의 외부 측면에는 마그네트(300)가 설치되는데 상기 케이싱(100) 내부에 설치되는 분할격벽(200)과 마주보는 방향으로 하여 케이싱(100) 어느 일측면 또는 좌우측면에 하나씩 설치하는 것으로 한다. 그리고 상기 케이싱(100) 좌우측면에 마그네트(300)를 하나씩 두는 경우에는 각 마그네트의 자극은 동일 혹은 다른 극으로 구성할 수 있다.
본 실시예에서는 케이싱(100) 좌우 측면에 하나씩의 마그네트(300)를 두는 것으로 하며, 두개의 마그네트(300)는 서로 다른 극성을 갖는 것으로 하고 있다. 케이싱(100) 외벽면에 설치되는 마그네트(300)는 탈부착이 가능한 것이며, 여기에서 탈부착 가능하다 함은 힌지로 연결되어 회동될 수 있는 것을 포함하여 필요에 따라 제거될 수 있는 것을 의미한다. 보다 구체적으로는 마그네트(300)의 정상 설치상태는 분할격벽(200)과 마주보게 설치되는 것이며, 이러한 정상 설치상태로부터 마그네트가 회동되거나 케이싱으로부터 분리되는 것을 의미한다.
바람직하게 상기 마그네트로는 네오디움(Neodymium) 마그네트를 사용할 수 있고 네오디움 마그네트는 자력의 세기가 크면서도 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 본 실시예의 경우 네오디움 마그네트의 자성정도는 7,500 가우스(Gauss) 정도인 것을 사용하였으며, 구체적인 용도나 사용처에 따라 마그네트의 종류 및 자성정도는 적절히 변화를 주는 것으로 한다.
이상 본 발명의 구성에 대해 설명하였으며, 이하 구체적인 작용관계에 대해 설명하도록 한다.
유입구(110)를 통해서 케이싱(100) 내부로 액체연료가 공급되며, 공급된 액체연료는 다수의 분할격벽(200)을 따라 규정된 흐름방향으로 유동되며, 케이싱(100) 외측면에 설치되는 마그네트(300)의 자력의 영향으로 인해 분할격벽 사이를 따라 이동되는 액체연료에 포함된 각종 슬러지나 이물질들은 분할격벽(200)에 부착된다. 강력한 자력에 의해 액체연료에 포함된 슬러지나 이물질은 분할격벽(200)에 붙게 되므로 최종적으로 유출구(120)를 통해서 배출되는 액체연료는 보다 청정한 상태로 된다. 또한, 강력한 자력에 의해 액체연료는 미립화되어 연소효율을 높이는데 기여할 수 있다. 그리고 액체연료에 포함되어 있는 각종 미생물들은 강력한 자력에 의해 사멸되는 효과가 생기게 된다.
한편, 엔진의 운전이 정지시 좌우 마그네트를 회동시키거나 하여 케이싱 내부에 형성되는 자력이 제로가 되게 하면 자동 여과장치의 분할격벽(200)에 붙은 슬러지 및 이물질들을 자동 제거할 수 있다. 슬러지 및 이물질 제거 주기는 일정한 운전시간을 설정하여 규칙적으로 실시하면 될 것이다. 케이싱(100) 내부의 분할격벽(200)에 부착된 슬러지나 각종 이물질의 제거를 위해서는 케이싱(100)을 분해할 필요없이 케이싱 외부 측면에 설치된 마그네트(300)를 분리시키면 된다. 즉, 수직의 분할격벽(200)과 마주보게 설치된 마그네트(300)를 회동시키거나 완전히 분리시키면 케이싱 내부에 영향을 주었던 자력이 소멸되기 때문에 분할격벽(200)에 부착된 슬러지나 이물질은 그 자중에 의해 하방으로 자동으로 낙하하게 된다. 특히, 분할격벽(200)은 스테인레스판과 같은 비자성체 이므로 마그네트(300)의 영향이 없게 되면 분할격벽에 부착되었던 슬러지 및 이물질은 자연스럽게 상기 분할격벽(200)으로부터 자동으로 떨어져 낙하하게 된다.
상기 마그네트를 회동시켜서 케이싱 내부에 형성되었던 자장의 영향을 없애게 되면 제1분할격벽, 제4분할격벽 및 케이싱 내부 벽면에 부착된 슬러지나 이물질은 낙하되어 차단판을 통과하여 드레인밸브측으로 이동되며, 상기 제1분할격벽, 제2분할격벽, 제3분할격벽 및 제4분할격벽 사이에서 분리되는 슬러지나 이물질들은 콜렉터를 통해서 파이프를 타고 하방으로 이동된다. 상기 파이프는 차단판의 중심부를 관통하여 하방으로 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
하방으로 낙하되는 슬러지나 이물질들은 차단판(140)을 통과하여 케이싱(100) 바닥부에 모이게 될 것이며, 드레인밸브(130)를 열게 되면 수집된 슬러지나 이물질 및 비중 차이로 가라앉은 물 성분을 배출시켜 제거할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명의 여과장치는 액체연료에 포함된 슬러지나 각종 이물질의 분리제거를 위한 청소작업을 여과장치의 내부요소들을 분해하거나 분해 후 세척하는 등의 작업없이 케이싱(100) 외측에 설치되는 마그네트(300)의 분리 또는 회동만으로 간편하게 실시할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 여과장치는 액체연료에 포함된 슬러지나 이물질의 제거를 위해 케이싱을 분해할 필요가 없기 때문에 유지보수가 간편하고 마그네트가 액체연료 와 직접 접촉되지 않기 때문에 별도의 청소가 필요없고 장기간 사용해도 자력이 떨어지거나 하지 않기 때문에 기존 여과장치를 대체하여 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 발명의 여과장치는 선박을 비롯하여 자동차 기타 산업전반의 내연기관이 사용되는 곳에 적용될 수 있어 상당한 연료비 절감 및 매연발생량을 줄이는데에도 기여할 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동식 액체연료 여과장치에 대한 개략적인 사시도.
도2는 단면도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
100 : 케이싱 110 : 유입구
120 : 유출구 130 : 드레인밸브
140 : 차단판 200 : 분할격벽
200a: 제1분할격벽 200b: 제2분할격벽
200c: 제3분할격벽 200d: 제4분할격벽
300 : 마그네트 400 : 콜렉터
500 : 가이드판

Claims (6)

  1. 상부측에 유출구가 형성되고 하부측 일측면으로 유입구가 구비되되 상기 유입구보다 하방으로 드레인밸브가 형성되는 케이싱과;
    케이싱의 외부 측면에 회동될 수 있게 설치되는 하나 이상의 마그네트와;
    상기 케이싱의 내부에 상하방향으로 설치되어 액체 연료가 가장자리에서 점차 중심부로 지그재그 형태로 흐를 수 있도록 유도하며 비자성체로 이루어지는 다수의 분할격벽;을 포함하여 구성되어 액체연료에 포함된 슬러지 등을 분리시키도록 함을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동식 액체연료 여과장치는,
    유입되는 액체연료가 케이싱 내부 좌우측면과 좌우 가장자리에 위치되는 분할격벽 사이로 액체연료가 상승될 수 있도록 하기 위해, 상기 분할격벽들 하부측에 오목한 형태를 이루면서 결합되는 콜렉터가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 콜렉터는,
    그 하부측 중심부에 드레인밸브를 향하여 연장되는 파이프가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자동식 액체연료 여과장치는,
    상기 분할격벽 하부측에 상기 케이싱의 내부 좌우측면으로부터 비스듬히 중심부를 향해 연장되는 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 케이싱에 구비되는 상기 유입구와 드레인밸브 사이 내부 공간에 망상의 차단판이 설치되어 상기 차단판을 통과하여 낙하된 불순물이 다시 부상되어 탈출되는 것을 억제할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 마그네트는,
    케이싱의 좌우측 외부 측면에 상이한 극성을 갖는 하나씩의 마그네트가 설치되는 것임을 특징으로 하는 자동식 액체연료 여과장치.
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