KR100937524B1

KR100937524B1 - 에멀젼 연료 제조 장치

Info

Publication number: KR100937524B1
Application number: KR1020080089950A
Authority: KR
Inventors: 김문기; 목인수; 천종우; 최수환
Original assignee: 주식회사 기성테크
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-01-19

Abstract

본 발명은 에멀젼 연료 제조 장치에 관한 것으로, 물을 오일과 잘 혼합될 수 있도록 처리하여 유화제를 사용하지 않고 양질의 에멀젼 연료를 제조할 수 있으며, 연료의 완전 연소를 통해 이산화 탄소의 발생억제 및 질소 화합물 등의 발생을 감소함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치는, 전기분해를 통해 +전하의 오일과 혼합되는 하이드록실(H₃O₂ ^-) 이온을 생성하여 물분자간의 결합력을 작게 함으로써 물을 계면활성제로 변화시키는 유화처리부(10)와; 상기 유화처리부에서 생산된 계면활성제와 오일을 혼합하여 에멀젼 연료를 제조하는 에멀젼 연료 정제부(20)와; 상기 에멀젼 연료 정제부에서 정제된 에멀젼 연료의 결합력을 향상시켜 저장하는 에멀젼 탱크(30)를 포함하여 구성된다. 상기 유화처리부는 여과장치(11), 양이온분리장치(12), 활성화장치(13), 음이온화장치(14) 및 계면활성제탱크(15)로 구성된다.

오일, 벙커C, 에멀젼, 물, 계면활성제

Description

에멀젼 연료 제조 장치{ECO-FRIENDLY EMULSION FUEL MANUFACTURE DEVICE}

본 발명은 에멀젼 연료 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 오일과 균질하게 혼합될 수 있도록 -이온을 갖으며 크라스트가 작은 계면활성제로 제조한 후 오일과 혼합하여 양질의 에멀젼 연료를 공급할 수 있도록 한 에멀젼 연료 제조 장치에 관한 것이다.

지구상에서 가장 많이 사용되고 있는 연료는 액체 연료이다. 기름은 원유(crude oil)를 비롯하여 이를 정제하는 과정에서 여러가지 등급으로 나누어지게 되고, 최종적으로 폐유(廢油)인 벙커C유(중질유)가 남는다.

벙커C유는 경유의 함량과 점도에 따라 A, B, C의 세가지로 나누어지고, 이들 벙커C유는 현재 대부분의 나라에서 산업용 보일러나 가열로, 냉난방용, 또는 연료용으로 많이 사용되고 있다.

그러나, 벙커C유는 연소과정에서 환경오염물질을 배출하기 때문에 그 사용에 많은 제한을 받고 있다. 즉, 벙커C유는 연소과정에서 매연과 질소산화물, 황산화물과 같은 대기 오염물질을 다량으로 배출하게되고, 특히 매연은 전기 집진기와 같은 각종 후처리 설비가 요구되고 있어 벙커C유를 사용하여야 하는 산업현장의 경우에 있어서는 상당한 이용 관리상의 경제적인 부담을 가질 수밖에 없는 것이다.

사정이 이러함에도 불구하고 현재까지 개발되고 있는 벙커C유 연료유 제조방법에 의해서는 더 이상 대기 오염물질의 배출량을 현저하게 줄일 수 없는 것이어서 유류 비용이 저가임에도 불구하고 그 사용 자체를 지양하거나 또는 이를 대신하는 액화천연가스(LNG)등의 연료 사용이 권장되고 있는 실정이다.

하지만, 대체 사용이 권장되고 있는 액화천연가스는 벙커C유에 비하여 대략 2배 이상의 연료비 상승을 초래하게 되므로 1차적으로는 생산원가의 상승을 초래하게되기 때문에 이를 이용하여 생산되는 제품의 가격 상승이 불가피하여 제품의 경쟁력을 저하시키는 결과로 이어지게 됨에도 불구하고 환경 오염방지라는 근본 목적을 달성하기 위해 부득이하게 사용이 권장되고 있는 실정에 있다.

그러나, 벙커C유는 고급오일을 정제하는 과정에서 발생되는 일종의 폐유로서, 이 역시 하나의 연료 자원임에 틀림없다. 따라서, 이를 그냥 폐기하는 것 보다는 재생 연료유로 재 처리 사용하는 것이 자원의 재활용이라는 측면에서 무엇보다도 중요하다 할 것이며, 기타 다른 고급 연료유에 비하여 저가이기 때문에 가격적인 측면에서도 그 사용 가치는 무시할 수 없는 것이다. 그리고 이러한 벙커C유는 특히 개발도상국이나 후진국에서는 아직도 주된 산업연료로 사용되고 있는 실정임을 감안하면, 벙커C유의 사용에 따른 낮은 연소효율 및 대기오염물질의 발생을 줄 이기 위한 지속적인 연구 개발이 요구된다 할 것이다.

이러한 점을 감안하여, 현재 전세계적으로 에너지 절약과 공해문제로 인한 연료정책의 일환으로 연료의 황 함량을 줄여나가는 저황유의 보급과 고체연료로부터 액체 또는 기체 연료료의 전환에 많은 노력과 연구개발이 활발히 진행되고 있고, 특히 석유 연료로 인한 대기 오염은 생태계에 대한 피해라는 기존의 관점에서 WTO체제 출범과 OECD 및 그린라운드(GR)라는 새로운 무역장벽으로 대체 에너지 및 무공해 연료 개발 연구에 힘쓰고 있으나 마땅한 대체 연료 개발이 미흡한 실정이다.

이와 같은 실정에 따라 폐 연료 자원인 벙커C유에 물을 적정한 혼합비율로 배합하고 이에 적당량의 유화제로 에멀젼을 첨가하여 유수분리가 일어나지 않도록 에멀젼화하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나, 종래 기술은 벙커C유와 물 및 유화제로 에멀젼을 혼합하여 에멀젼 연료유를 제조하는 것으로, 물은 벙커C 등의 오일을 희석 내지는 충진 용도일 뿐 유화용이 아니기 때문에 별도의 유화제를 첨가한다. 에멀젼 연료는 오일과 물이 분리되지 않고 혼합되는 것이 관건이며, 종래 기술은 유화제만으로 오일과 물을 혼합하는 것으로, 유화제에 의해 오일과 물이 어느 정도는 혼합될 수 있다 하지만, 오일과 물의 특성상 다량의 유화제를 사용하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, +전하의 오일과 잘 혼합될 수 있는 -이온이 포함되고 물분자간의 결합력이 작은 계면활성제를 이용하여 오일과 혼합함으로써 양질의 에멀젼 연료를 정제할 수 있도록 한 에멀젼 연료 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치는, +전하의 오일과 혼합되는 하이드록실(H₃O₂ ^-) 이온을 생성하여 물분자간의 결합력을 작게 함으로써 계면활성작용이 가능한 물(계면활성제)을 생성하는 유화처리부와; 상기 유화처리부에서 생산된 계면활성제와 오일을 혼합하여 에멀젼 연료를 제조하는 에멀젼 연료 정제부와; 상기 에멀젼 연료 정제부에서 정제된 에멀젼 연료의 결합력을 상승시켜 저장하는 에멀젼 탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에멀젼 연료 제조 장치에 의하면, 오일과 잘 섞이지 않는 물의 성질을 오일과 혼합될 수 있는 성질의 계면활성제로 변화하여 유화제 등을 사용하지 않고 오일과 계면활성제를 혼합하여 양질의 에멀젼 연료를 제조하며, 제조된 에멀젼 연료를 즉시 에너지 연소 장치에 결합하여 에멀젼 연료로 결합이 후 활성화 되어 있는 상태에서 사용토록 고안되어 친환경적 에멀젼 연료 제조장치로서의 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 양질의 에멀젼 연료를 내연기관의 연료로 사용할 때 불완전연소를 최소화하여 이산화탄소와 질소화합물의 발생량을 극소화할 수 있으므로 환경오염을 줄일 수 있다.

나아가서는 석유자원과 화석연료의 고갈로 인하여 유가가 상승하는 현시대에 유지비용을 절감할 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치는, 벙커C유 등의 오일이 저장되는 오일탱크(미도시)와, 물이 저장되는 물탱크(미도시)와, 물탱크에 저장된 물을 유화처리하는 유화처리부(10)와, 유화처리부(10)를 통해 유화된 계면활성제(본 발명에서 계면활성제는 하이드로실 이온을 통해 계면활성작용이 가능한 물을 말함)와 오일을 혼합하여 에멀젼 연료를 생산하는 에멀젼 연료 정제부(20)와, 에멀젼 연료 정제부(20)에 의해 생산된 에멀젼 연료를 저장하는 에멀젼탱크(30)를 포함하여 구성된다.

상기 오일탱크는 벙커C유, 휘발유, 경우, 벙커A유 등의 오일을 공급하기 위한 저장부이며, 물탱크는 에멀젼 연료를 생산하기 위한 물을 공급하기 위한 저장부이다.

상기 오일탱크와 물탱크는 각각 수중 펌프나 외장 펌프 등에 의해 오일과 물을 각각의 공급라인으로 공급하며, 각각의 공급량을 검출하는 게이지와 밸브 등이 갖추어질 수 있다.

유화처리부(10)는 물을 오일과 혼합될 수 있는 계면활성제로 바꾸는 것으로, 여과장치(11), 양이온분리장치(12), 활성화장치(13), 음이온화장치(14), 계면활성제탱크(15)로 구성될 수 있다.

여과장치(11)는 물에 포함된 이물질을 걸러내는 것으로, 예컨대 50메시(mesh) 여과망에 의해 50메시 이상의 이물질을 여과한다.

양이온분리장치(12)는 +이온을 흡착하는 -이온을 갖는 이온수지가 충진되어, 여과장치(11)를 통과한 물이 통과할 때 칼슘, 마그네슘, 철분 등의 일반적인 유기화합물의 +이온을 제거하여 보일러 등에 유입되지 못하게 함으로써 관내에 스케일 생성을 방지하고 경수(센물)를 연수(단물)로 변환한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 일반적인 물에는 여러 가지 유기물들이 가득한데 오일과 결합하여 연소하기 위해서는 연소에 필요한 조건의 물로 만드는 것이 중요하다. 예를 들어 지하수는 철분, 마그네슘, 칼슘, 아연, 주석, 칼륨, 알루미늄 등의 유기물들이 많은데 비해 수돗물은 소독과정에서 염소, 불소 등을 첨가하여 인체에 해로운 성분들을 제거하여 각 가정으로 보급한다. 이러한 성분은 어떻게 보면 순수 물에 비해 불순물일 수도 있다. 기름과 결합하여 연소하기 좋은 물은 아무런 불순물이 섞이지 않은 증류수가 제일 좋지만 증류수를 제조하여 기름과 섞는다면 그 과정에 경제적 손실도 과다할 것이다. 어떤 물이라도 오일과 섞일 수 있게 하려 면 이물에 계면 활성 기능을 부여해야 하는데 본 발명에서는 양이온분리장치(12)에 의해 계면활성기능을 저하시키고 배관 내부에 스케일을 형성하는 인자를 미리 제거하는 것이다.

활성화장치(13)는 +이온이 제거된 물을 오일과 혼합하기 위하여 음이온화하기 전에 물을 처리하는 것으로, 게르마늄석 또는 흑요석이나 게르마늄석과 흑요석 혼합물이 충진되어 있다.

활성화장치(13)는 토르말린에 의해 계면활성제를 용이하고 다량으로 제조하기 위한 앞 공정으로 게르마늄이나 흑요석은 원적외선을 방출하여 물의 단 분자(cluster) 크기를 작게 분쇄하는 기능을 가지고 있다. 이는 물의 활성화 기능을 부여하여 순수 물로서 기능을 가질 수 있게 하며 이온화 파동수로 변환시키는 역할을 한다.

게르마늄석과 흑요석은 통수성과 활성화정도를 감안하여 입도가 결정되며, 그 수치에 대해서는 구체적으로 한정하지 않는다.

음이온화장치(14)는 하이드록실(H₃O₂ ^-) 이온의 생성을 통해 순수한 물을 계면활성제로 변화시키는 것이며, 토르말린석에 의해 이루어질 수 있다. 기름은 +전하이며, 따라서, 기름과 물이 잘 혼합되려면 물은 -전하를 띄어야 하며, 음이온화장치(14)는 물분자들을 -이온(H₃O₂ ^-)로 만든다.

구체적으로 설명하면, 토르말린은 자체의 전기적 기능으로 물과 접촉하는 순간에 방전을 일으켜 이온화한다. 즉 물 분자는 수소이온(H⁺)과 수산이온(OH^-)으로 분리된다.

H₂0 → H⁺ + OH^-

분리된 수소 이온(H⁺)은 다른 물 분자와 결합하여 H₃O⁺ 이온이 되든지 물속에 남아 유동성이 좋은 수소이온으로 작은 기포를 형성한다.

H⁺ + H₂O → H₃O⁺(Hydronium Ion)

또 다른 수산이온(OH^-)은 물 분자와 결합하여 하이드록실(H₃O₂ ^-) 이온이라는 계면 활성물질이 된다.

OH^- + H₂O → H₃O₂ ^-(Hydroxyl Ion)

이 하이드록실 이온은 불안정한 분자상태로 물의 단 분자 위치에서 O-H기의 H위치를 물의 표면으로 이동시켜 배치하게 됨으로써 기름과 결합할 수 있는 계면 활성제가 된다.

이러한 과정을 반복하여 물속의 하이드록실 이온 농도를 높임으로써 물을 계면활성제로 변화시키는 것이다.

여과장치(11), 양이온분리장치(12), 활성화장치(13), 음이온화장치(14)는 내부가 중공이며 유체(물)를 하부측으로 부터 받아 각각의 기능을 수행한 후 상부로 배출할 수 있도록 파이프로 연결될 수 있으며, 내부에 각각 필터, 이온수지, 게르마늄 또는 흑요석, 토르말린이 보충 가능하게 충진 된다. 예를 들어 도 2에서 보이는 것처럼, 활성화장치(13)는 양측이 개방된 중공형 튜브(13a), 튜브(13a)의 양측 개구부에 분리 가능하게 나사체결 등으로 결합되어 상기 개구부를 막으며 물이 유출입되도록 하는 캡(13b,13c)으로 이루어져, 내부에 게르마늄(또는 흑요석)(13d)이 충진된다. 부가적으로, 캡(13b,13c)에는 물에 포함된 이물질을 여과하고 게르마늄이 물과 함께 배출되지 않도록 하는 여과망(13e)이 형성될 수 있다.

도 3은 음이온화장치(14)의 내부 구조를 보인 단면도로서, 음이온화장치(14)는 양측이 개방된 중공형 튜브(14a), 튜브(14a)의 양측 개구부에 분리 가능하게 결합되는 캡(14b,14c)(내지는 이음관)로 이루어져 내부에 토르말린(14d)이 충진된다.

도 4에서처럼, 계면활성제탱크(15)는 음이온화장치(14)를 거쳐 생성된 계면활성제를 고압으로 분무하는 것이며, 내부가 중공인 탱크(15a), 탱크(15a)의 저부에서부터 상부를 향해 관통되며 물을 분무하는 노즐(15b)로 구성된다.

노즐(15b)은 물을 1미크론 이하 입도로 분쇄하여 분무함으로써 물분자간의 결합력인 크라스트를 50이하로 조절한다.

계면활성제탱크(15)는 계면활성제를 일시 저장한 후 에멀젼 연료 정제부(20)에 공급하며, 이때, 활성화장치(13)와 음이온화장치(14)를 반복해서 순환하도록 관로가 구성될 수 있다. 즉, 계면활성제탱크(15)는 음이온화장치(14)를 통과한 계면활정제를 공급받는 유입관(T1), 활성화장치(13)를 반복 순환하기 위한 바이패스관(T2), 에멀젼 연료 정제부(20)로 공급하는 공급관(T3)이 연결된다.

계면활성제탱크(15)에 저장되는 계면활성제는 수위에 따라 급수가 제어될 수 있으며, 서로 다른 높이로 제1,2수위센서(S1,S2)가 갖추어진다. 상대적으로 높은 곳의 제1수위센서(S1)는 하이 레벨(high-level)을 감지하는 것이고 제2수위센서(S2)는 로우 레벨(low-level)을 감지하는 것이다. 즉, 제1수위센서(S1)에 의해 만수위가 감지되면 유입관(T1)을 폐쇄하여 급수를 정지한 상태에서 계면활성제가 바이패스관(T2)을 연속 반복하도록 하는 중에 공급관(T3)을 통해 공급하고, 제2수위센서(S2)에 의해 저수위가 감지되면 유입관(T1)을 개방하여 물을 급수받도록 한다.

도 1과 도 5에 도시된 것처럼, 에멀젼 연료 정제부(20)는 계면활성제탱크(15)와 오일탱크에서 계면활성제와 오일을 각각 일정량 공급받아 혼합하며, 에멀젼 연료의 품질이 떨어질 경우 순수한 오일만 공급할 수 있도록 구성된다.

에멀젼 연료 정제부(20)는, 오일과 계면활성제가 혼합되는 혼합부(21), 오일만 보일러에 공급되는 오일 공급부(22)로 구성된다.

혼합부(21)는 계면활성제와 오일을 각각 공급하는 공급관(T3,T4)이 연결되는 포트가 구비된다. 포트는 계면활성제와 오일을 정량(부피비로 1 : 1) 공급할 수 있도록 유량계, 계면활성제와 오일의 공급을 제어하는 밸브가 갖추어진다.

오일 공급부(22)는 에멀젼탱크(30)에 저장되는 에멀젼 연료의 품질에 에러가 발생한 경우 보일러의 가동을 중지하지 않도록 순수 오일만 공급하기 위한 것이다. 따라서, 오일공급관(T4)은 에멀젼 정제부(20)의 혼합부(21)와 오일 공급부(22)에 각각 연통되도록 단부에 2개의 포트(T4-1,T4-2)가 구성된다.

본 발명에서는 부가적으로 오일과 계면활성제의 혼합을 돕는 식물유(해바라기유 등)가 더 혼합될 수도 있다. 식물유는 HLB 값이 10~12, 바람직하게 11인 중성이 사용되며, 오일과 계면활성제 전체 100부피부에 대하여 0.1~0.4부피부만큼 첨가된다.

식물유는 식물유탱크(40)에 저장되며 식물유공급관(T5)과 유량계를 거쳐 에멀젼 정제부(20)에 공급되어 에멀젼 정제부(20)에서 오일, 계면활성제와 함께 혼합된다.

도 1과 도 6에서와 같이, 에멀젼 탱크(30)는 내부가 중공인 통구조이며, 에멀젼 급유관(T6)을 통해 급수되는 에멀젼 연료를 분사하는 노즐(31), 서로 다른 높이로 장착되어 에멀젼 연료의 저장량을 감지하는 제3,4수위센서(S3,S4)를 포함하여 구성된다.

에멀젼탱크(30)는 에멀젼 정제부(20)에서 정제된 에멀젼 연료를 다시 한 번 분쇄하여 오일과 계면활성제와의 결합력을 증대할 수 있도록 분쇄기(32)가 더 갖추어질 수 있다.

분쇄기(32)는 다수의 분쇄망(33)이 적층되어 이루어진 것이며, 노즐(31)을 통해 고압 분사되는 에멀젼 연료가 분쇄망(33)을 통과하면서 충돌하여 분쇄되도록 한다.

앞서 설명한 것처럼, 에멀젼 정제부(20)에서 정제되어 에멀젼탱크(30)에 저장되는 에멀젼 연료의 오일과 계면활성제의 혼합비율을 감지하는 센서(S5)가 갖추어진다.

에멀젼탱크(30)에 저장된 에멀젼 연료는 보일러 등에 공급된다. 에멀젼 연료의 공급라인은 별도로 구성할 수도 있고, 에멀젼 정제부(20)의 공급부(22)를 공유할 수도 있다.

한편, 에멀젼탱크(30)에 저장되는 에멀젼 연료는 단순하게 저장 상태에서 보일러 등에 공급될 수도 있고, 에멀젼 연료의 오일과 계면활성제가 분리되지 않도록 계면활성제의 활성화를 돕는 하나 이상(2개를 예를 들어 도시함)의 필터(34,35)가 더 채용될 수 있다. 필터(34,35)는 활성화장치나 음이온화장치와 동일한 것일 수 있다.

본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치는 하나의 캐비넷에 구축되어, 기존 오일을 공급받는 보일러 등에 오일 공급관만 연결하는 간단한 작업에 의해 사용될 수 있다.

도면 중 미설명 부호 P1은 음이온화장치(14)를 통과한 물을 공급 및 계면활성제탱크(15) 내의 계면활성제를 순환시키는 펌프이고, P2는 에멀젼 연료를 공급 및 필터(34)로 순환시키는 펌프이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 친환경적 에멀젼 연료 제조 방법은 다음과 같다.

(S10) 유화 처리.

본 발명에서 사용되는 시발물질인 물은 별도의 처리를 하지 않은 물로서 본 유화 처리 공정을 통해 친환경적 에멀젼 연료 제조용으로 제조된다.

물은 여과필터(11) - 양이온분리장치(12) - 활성화장치(13) - 음이온화장치(14)를 통과함으로써 계면활성제로 변화되는 것이며, 각각의 구체적인 공정은 다음과 같다.

물은 먼지 등의 이물질이 포함되어 있으며, 물 속의 이물질은 계면활성제의 성질을 변화시킬 수 있으므로 여과필터(11)를 통과하는 중에 여과된다.

이물질이 제거된 물(H₂O)은 오일과 잘 혼합되기 위해서 전기분해를 통해 -이온(H₃O₂ ^-)이 생성되며, 양이온분리장치(12) - 활성화장치(13) - 음이온화장치(14)에 의해 이루어진다.

물이 양이온분리장치(12)를 통과하는 중에 유기화합물의 +이온(Mg, Fe, Na, Si, S, Ka, Ca 등)은 양이온분리이온에 흡착되어 제거된다.

이어서, 양이온의 불순물이 제거된 물은 활성화장치(13)에 유입되어 활성화장치(13)에 충진된 게르마늄(흑요석 등)을 통과하며, 이 과정에서 음이온화가 순조롭게 이루어지도록 활성화된다.

활성화장치(13)를 통과한 물은 음이온화장치(14)에 충진된 토르말린을 통과하면서 -이온(H₃O₂ ^-)이 생성된다.

이로써 물의 전기적 성질이 변화되어 오일과 분리되지 않고 잘 혼합될 수 있는 것이다.

이상의 공정을 통과한 물은 전기적 성질만 변화된 것일 뿐 분자간의 결합력이 크기 때문에 오일과 혼합되는데 문제가 있을 수 있으며, 계면활성제탱크(15)를 거쳐 크라스트가 작아지게 된다.

음이온화장치(15)를 통과한 물은 노즐(15b)에 의해 탱크(15a)에 분무되며, 이때, 노즐(15b) 자체에서 분쇄된 후 분무됨에 따라 물분자간의 크라스트가 50이하로 작아지게 되어 계면활성제가 만들어지게 된다.

계면활성제탱크(15)에 저장되는 계면활성제는 바이패스관(T2)을 통해 활성화장치(14)와 음이온화장치(15)를 연속 순환되며, 따라서, 활성화와 음이온화가 계속 진행되므로 물의 전기적 성질을 오일의 혼합과 맞는 것으로 변화된다.

계면활성제탱크(15)의 제1,2수위센서(S1,S2)는 계면활성제탱크(15)에 저장된 계면활성제의 수위를 감지하여 감지값을 컨트롤러에 전송하며, 만약, 제1수위센서(S1)에서 만수위가 감지되면, 유입관(T1)을 폐쇄하여 급수를 중지한 상태에서 활성화장치(13)와 음이온화장치(14)를 연속 순환하도록 하고, 이러는 중에 계면활성제탱크(15)에 저장된 계면활성제는 에멀젼 정제부(20)에 공급된다. 계면활성제의 유입과 공급은 관로의 단면적, 펌프의 운전능력 등에 따라 조절할 수 있다.

한편, 제2수위센서(S2)에서 저수위를 감지하면 유입관(T1)을 개방하여 물을 급수받아 재가동하게 된다.

(S20) 정제.

(S10) 유화 처리 공정을 거친 계면활성제와 별도의 공급라인을 통해 오일이 에멀젼 정제부(20)에 공급된다. 이때, 식물유탱크(40)에 저장된 식물유도 에멀젼 정제부(20)에 공급된다.

각각의 공급관(T3, T4-1, T5)에 설치된 유량계는 유량을 각각 감지하여 감지값을 실시간으로 컨트롤러에 전송하며, 각각의 유량계에서 입력된 값이 설정된 값과 다르면 컨트롤러는 밸브를 통해 공급관(T3, T4-1, T5)의 개도를 조절하여 설정값으로 조절한다.

본 발명은 계면활성제 자체가 오일과 잘 혼합되기 때문에 별도의 조건없이 혼합함으로써 에멀젼 연료가 제조된다.

(S30) 에멀젼 연료 저장.

에멀젼 정제부(20)에서 혼합된 에멀젼 연료는 급유관(T6)을 통해 에멀젼 탱크(30)의 노즐(31)에 공급되어 분쇄기(32)를 거쳐 에멀젼 탱크(30) 내부로 분사되며, 이때, 에멀젼 연료가 분쇄기(32)의 분쇄망(33)에 충돌하여 분쇄되며, 결국 오일과 계면활성제가 더욱 더 작아짐으로써 오일과 계면활성제의 혼합력은 더욱 커지게 된다.

에멀젼 탱크(30)에 저장된 에멀젼 연료는 필터(34,35)와 에멀젼 탱크(30)를 연속 순환한다.

이렇게 제조된 친환경의 에멀젼은 빠르게 물속의 표면장력으로 집합체를 키 워가는데 이것을 임계 미셀 농도라 한다. 에멀젼 연료화 이후 계속적인 활성화 장치로 순환하는 것은 임계 미셸 농도가 커지는 것을 방지하여 에멀젼 연료가 가지는 최대열량을 유지하게 함으로써 직접 에너지 변환 장치로 사용되록 할 수 있다

(S40) 피드백.

에멀젼 탱크(30)의 센서(S5)는 에멀젼 탱크(30)에 저장된 에멀젼의 오일과 계면활성제의 비율을 감지하여 감지값을 컨트롤러에 인가하며, 오일과 계면활성제의 혼합비율에 에러가 없으면 에멀젼 연료를 보일러 등에 공급한다.

한편, 오일과 계면활성제의 혼합비율이 설정값을 벗어나면 컨트롤러는 펌프(P1)의 가동을 정지하여 유화처리부(10)를 가동하지 않는다.

이때, 유화처리부(10)를 가동하지 않아도 보일러 등은 가동을 중지하지 않도록 컨트롤러는 오일 공급관(T4)의 제1포트(T-1)를 폐쇄하고 제2포트(T4-2)를 개방하여 오일을 보일러에 직접 급유한다. 따라서, 보일러의 가동을 중지하지 않는 상태에서 기기의 보수가 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치의 전체 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치에 적용된 활성화장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치에 적용된 음이온화장치의 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치에 적용된 계면활성제탱크의 구성도.

도 5는 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치에 적용된 에멀젼 연료 정제부의 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 에멀젼 연료 제조 장치에 적용된 에멀젼 탱크의 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 유화처리부, 11 : 여과필터

12 : 양이온분리장치, 13 : 활성화장치

14 : 음이온화장치, 15 : 계면활성제탱크

20 : 에멀젼 연료 정제부, 30 : 에멀젼 탱크

40 : 식물유탱크,

Claims

물을 오일과 혼합되도록 계면활성제로 유화시키는 유화처리부(10)와;

상기 유화처리부에서 생산된 계면활성제와 오일을 혼합하여 에멀젼 연료를 제조하는 에멀젼 연료 정제부(20)와;

상기 에멀젼 연료 정제부에서 정제된 에멀젼 연료를 분쇄하여 저장하는 에멀젼 탱크(30)를 포함하고,

상기 유화처리부는,

상기 물에 포함된 입자상 이물질을 걸러내는 여과장치(11), 상기 여과장치를 통과한 물에 포함된 칼슘, 마그네슘, 철분 등을 제거하는 양이온분리장치(12), 내부에 게르마늄석과 흑요석 중 하나 이상이 충진되며 상기 양이온분리장치를 거친 물의 음이온화를 유도하는 활성화장치(13), 내부에 토르말린이 충진되며 상기 활성화장치를 거쳐 활성화된 물을 오일과 혼합되도록 전기분해를 통해 물로부터 +전하의 오일과 혼합되는 하이드록실(H₃O₂ ^-) 이온을 생성하여 물분자간의 결합력을 작게 함으로써 물을 계면활성제로 변화시키는 음이온화장치(14), 내부가 중공이며 상기 음이온화장치에서 공급되는 계면활성제를 분쇄하여 분무하는 노즐(15b)이 구비되고 상기 계면활성제의 수위를 감지하는 제1,2수위센서(S1,S2)가 서로 다른 높이로 설치되어 상기 제1,2수위센서의 감지값을 근거로 하여 상기 음이온화장치로부터 급수가 제어되도록 구성된 계면활성제탱크(15), 상기 계면활성제탱크에 저장되는 계면활성제를 상기 활성화장치와 음이온화장치를 반복 순환하도록 연결하는 바이패스관(T2)을 포함하고,

상기 에멀젼 정제부는, 내부에 오일과 계면활성제가 혼합되며 상기 에멀젼 탱크와 유체 연통 가능하게 연결되는 혼합부(21) 및 오일 탱크와 연결되어 상기 계면활성제가 혼합되지 않은 오일만 공급하는 오일 공급부(22), 상기 에멀젼 탱크에 저장되는 에멀젼 연료의 오일과 계면활성제의 혼합비율을 감지하는 센서(S5)를 포함하여, 상기 센서의 감지값을 근거로 하여 에러발생시 상기 오일 공급부를 통해 오일만 공급하도록 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료 제조 장치.
청구항 1에 있어서, 내부에 식물유가 저장되며, 상기 식물유를 상기 에멀젼 연료 정제부에 공급하여 상기 오일과 계면활성제에 혼합되는 식물유탱크(40)가 더 포함된 것을 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료 제조 장치.
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청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 에멀젼 탱크는, 상기 에멀젼 연료 정제부로부터 공급되는 에멀젼 연료를 분사하는 노즐(31), 다수의 분쇄망(33)이 다단으로 적층되어 이루어져 상기 노즐에서 분사되는 에멀젼 연료를 분쇄하는 분쇄기(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료 제조 장치.
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청구항 9에 있어서, 내부에 게르마늄석과 흑요석 중 하나 이상이 충진되며 상기 에멀젼 탱크와 유체 연통 가능하게 연결되어 상기 에멀젼 탱크에 저장되는 에멀젼 연료를 활성화하는 하나 이상의 필터(34,35)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료 제조 장치.