KR100949825B1 - 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치 - Google Patents

Abstract

물과 기름을 혼합한 에멀전 연료유를 최적의 온도와 압력하에서 용이하게 생성하고, 생성된 연료유의 유수분리현상을 방지하여 보일러의 버너에 유입되기 전까지 에멀전 상태를 적극적으로 유지시킬 수 있는 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치가 개시된다. 개시된 장치는 상판 일측에는 물이 유입되는 물유입관과 유류가 유입되는 유류유입관이 연통되게 결합되며, 하판 상단에는 미세 진동으로 물과 유류를 혼합시켜 에멀전 연료유를 생성하는 초음파 진동기가 안착고정되는 하우징과; 상기 하우징내의 물과 유류가 혼합된 에멜전 연료유를 보일러의 버너로 송출시키도록 상기 하우징의 일측판을 관통하여 설치되며 일단은 하우징내에서 하향절곡되게 형성되고 타단은 보일러의 버너로 연결되되, 보일러의 버너측으로 하향경사지게 설치되는 송출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

초음파, 물, 유류, 에멀전, 연료유, 버너

Description

초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치{MANUFACTURING DEVICE OF EMULSION FUEL OIL USING ULTRASONIC WAVE}

본 발명은 초음파를 이용한 에멀전 연료유 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물과 기름을 혼합한 에멀전 연료유를 최적의 온도와 압력하에서 용이하게 생성하고, 생성된 연료유의 유수분리현상을 방지하여 보일러의 버너에 유입되기 전까지 에멀전 상태를 적극적으로 유지시킬 수 있는 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치에 관한 것이다.

에멀전 연료유(Emulsion Fuel Oil)란 경유, 중유 또는 벙커C유와 같은 유류에 일정비율의 물을 혼합 분산시켜 에멀전 상태로 유지시켜준 연료유를 말한다. 일반적인 유류는 연소과정에서 불완전 연소로 인하여 매연이 발생하는 문제가 있지만, 에멀전 연료유는 물을 사용한 만큼 유류를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 유류에 혼합된 물방울의 급격한 폭발로 인해 열효율이 향상되며 완전연소로 인해 매연을 저감시키는 효과가 있다. 이에, 대체 에너지의 개발 및 기존 에너지의 효율개선과 환경오염의 최소화차원에서 정부에서도 대기오염 방지시설(연소보조장치)의 성능기준 및 검사법(환경부 고시 제2001-35호)에 따라 에멀전 연료유의 사용을 적극 권장하고 있는 실정이다.

한편, 상기와 같은 에멀전 연료유의 제조방법으로, 계면활성제(유화제)를 주입하여 유류와 물을 혼합하는 방법이 있는 데 이와 같은 유화제 이용방법은 유화제의 투입에도 불구하고 유류와 물이 골고루 혼합되지 않을 뿐만 아니라 유화제 역시 석유로부터 제조하고 있으므로 공정상에 원유의 사용이 불가피하고 더욱이 제품의 생산 공정에서 불필요한 부산물이나 환경에 유해한 부산물이 많이 생성되는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 초음파의 미세진동을 이용하여 물과 유류를 혼합시킴으로써 에멀전 연료유를 제조하는 방법이 소개되고 있는 데, 그 일례로 국내특허 제352091호에서는 "초음파 진동자의 하부에 초음파 진동을 전달하는 연결부가 마련되고, 연결부의 하부에 진동부가 마련되는 것에 있어서, 상기 연결부와 진동부의 사이에 유입부를 마련하고, 유입부의 외주 일측과 타측에 서로 연결되어 진동부의 내하부 중앙으로 유류와 물을 배출할 수 있도록 하는 유류 유입관과 물 유입관을 마련한 것을 특징으로 하는 초음파 진동자를 이용한 물과 기름 혼합기"를 소개하고 있다.

상기 기술에 따르면, 1차적으로 물과 유류를 저장탱크로 혼합되게 공급한 다음 2차적으로 초음파 진동에 의해 유류와 물을 혼합시킴으로써 혼합효율을 향상시킬 수는 있지만, 물과 유류의 혼합에 있어 최적의 온도와 압력를 간과한 이유로 의도한 바와 같은 혼합효율을 확보하지 못했을 뿐만 아니라 혼합 후 보일러의 버너에 투입되기까지 유수가 재분리되는 현상이 발생하여 실용화되지는 못했다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 물과 유류을 혼합한 에멀전 연료유를 최적의 온도와 압력하에서 용이하게 생성하고, 생성된 연료유의 유수분리현상을 방지하여 보일러의 버너에 유입되기 전까지 에멀전 상태를 적극적으로 유지시킬 수 있는 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 상판 일측에는 물이 유입되는 물유입관과 유류가 유입되는 유류유입관이 연통되게 결합되며, 하판 상단에는 미세 진동으로 물과 유류를 혼합시켜 에멀전 연료유를 생성하는 초음파 진동기가 안착고정되는 하우징과; 상기 하우징내의 물과 유류가 혼합된 에멜전 연료유를 보일러의 버너로 송출시키도록 상기 하우징의 일측판을 관통하여 설치되며 일단은 하우징내에서 하향절곡되게 형성되고 타단은 보일러의 버너로 연결되되, 보일러의 버너측으로 하향경사지게 설치되는 송출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기 하우징의 일측판 외부 상단에는 하우징 및 송출관의 내부압력이 1.2 기압 내지 1.3 기압이 되도록 공기를 공급하는 에어콤프레샤가 착설되고, 상기 송출관의 내부에는 하우징에 저장된 에멀전연료유 및 송출관을 유동하는 에멀전연료유가 60℃ 내지 70℃의 온도를 유지되도록 하는 가열핀이 내삽된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치는 물과 기름을 혼합한 에멀전 연료유를 최적의 온도와 압력하에서 용이하게 생성하고, 생성된 연료유의 유수분리현상을 방지하여 보일러의 버너에 유입되기 전까지 에멀전 상태를 적극적으로 유지시킬 수 있다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치를 상세하게 설명한다.

첨부된 도1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치의 단면도이다.

본 발명에 따른 에멀전연료유 제조장치는 하우징내에서 최적의 온도와 압력하에서 초음파 진동기의 미세 진동에 의해 물과 유류를 혼합하여 에멀전 연료유를 용이하게 생성하고, 생성된 연료유가 보일러의 버너에 유입되기 위해 송출관을 유 동할 때 유수분리 현상이 발생하지 않고 에멀전 상태가 유지되도록 한 장치로서, 하우징(110) 및 송출관(120)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징은 밀폐된 내부공간을 구비하도록 상판(111), 측판(112) 및 하판(113)을 포함한다.

상기 상판(111) 일측에는 물이 유입되는 물유입관(114)과 유류가 유입되는 유류유입관(115)이 연통되게 결합되는 데, 도시하지는 않았지만 하우징의 외부에는 물과 유류를 각각 저정하고 있는 저장통이 마련되고 각각의 펌프에 의해 물은 상기 물유입관을 통해 하우징의 내부로 유입되며 유류는 상기 기름유입관을 통해 하우징의 내부로 유입된다. 여기서, 상기 유류는 경유, 중유 또는 벙커C유등과 같은 연료유를 포함한다. 상기 물과 유류는 각각의 유입관에 설치된 조절밸브에 의해 유입량이 적절하게 조절될 수 있으며, 유입되는 물과 유류의 양은 30~40:60~70인 것이 바람직하다.

상기 하판(113) 상단에는 초음파 진동기(116)가 안착고정된다. 상기 초음파 진동기(116)는 미세 진동으로 물과 유류를 혼합시켜 에멀전 연료유를 생성하게 된다.

상기 송출관(120)은 상기 하우징(110)내의 물과 유류가 혼합된 에멜전 연료유를 보일러(130)의 버너로 송출시키는 배관으로, 바람직하게 상기 하우징의 일측 판(113)을 관통하여 설치되며 일단은 하우징(110)내에서 하향절곡되게 형성되고 타단은 보일러(130)의 버너로 연결되며, 보일러(130)의 버너측으로 하향경사지게 설치된다. 따라서, 하우징의 내부에 혼합된 에멀전연료유가 상기 송출관(120)의 위치 이상이 되면 송출관(130)의 하향절곡된 일단으로 유입된 후 송출관의 타단을 통해 보일러의 버너로 송출되게 된다.

한편, 상기에서 하우징(110)과 송출관(120)의 에멀전 연료유는 물과 기름의 비중차로 인해 지속적으로 유수가 분리될려는 경향이 있고, 이와 같이 유수분리된 상태로 버너에 송출된 경우에는 에멀전연료유의 연료절감 및 완전연소라는 목적을 달성할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명자는 초음파 진동에 의한 생성된 물과 기름의 에멀전 상태를 하우징과 송출관에서 지속적으로 유지시킬 수 있는 다양한 실험을 실행한 결과, 하우징 및 송출관의 에멀전 연료유의 온도가 60℃ 내지 70℃이고 하우징 및 송출관의 내부압력이 1.2기압 내지 1.3기압인 상태가 에멀전 상태를 최적으로 유지시킬 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다. 여기서, 본 발명자의 실험에 의하면, 에멀전 연료유가 60℃ 내지 70℃인 경우 물과 유류의 최적으로 혼합될 수 있는 반응온도로 실험되었으며 온도가 60℃ 이하인 경우에는 온도가 낮아 물과 유류의 최적의 혼합반응을 달성하기 어렵고 온도가 80℃ 이상인 경우에는 화재의 우려로 인해 곤란함이 입증되었다. 또한, 하우징 및 송출관의 내부압력이 상압보다 높은 1.2기압 내지 1.3기압인 경우에 에멀전연료유를 가압하는 압력하중으로 인해 물과 유류가 신속하게 혼합될 수 있음을 확인하였으며, 1.2기압 보다 낮은 경우에는 가압하중이 낮아 실효성이 부족하며 1.3기압 보다 높은 경우에는 폭발의 우려로 인해 곤란함이 입증되었다.

이에, 본 발명에 따른 에멀전연료유 제조장치에 따르면, 도시된 바와 같이 상기 하우징의 일측판(113) 외부 상단에는 하우징 및 송출관의 내부압력이 1.2 기압 내지 1.3 기압이 되도록 하우징 내부로 공기를 공급하는 에어콤프레샤(117)를 착설되며, 상기 에어콤프레샤(117)의 에어공급으로 인해 하우징(110) 및 송출관의 내부압력이 1.2기압 내지 1.3기압을 유지하여 에멀전연료유를 신속하게 생성할 수 있게 된다. 또한, 상기 송출관(120)의 내부에는 하우징에 저장된 에멀전연료유 및 송출관을 유동하는 에멀전연료유가 60℃ 내지 70℃의 온도를 유지되도록 하는 가열핀(121)이 내삽되는 데, 상기 가열핀(121)은 하우징내의 에멀전연료유 및 송출관을 유동하는 에멀전연료유의 온도가 60℃ 내지 70℃가 되도록 유지시키게 된다.

삭제

나아가, 도2에 도시된 바와 같이 특히 하우징(110)내에서는 지속적으로 초음파 진동기(116)에 의한 미세진동에 의해 물과 유류가 혼합될 수 있지만, 길이가 긴 송출관(121)을 유동하는 경우에는 유수분리현상이 적극적으로 발생하기 때문에 송출관에서 물과 유류를 재혼합시킬 필요가 있는 데, 이를 위해 본 발명에서는 송출관 내부에 송출관을 유동하는 에멀전연료유를 재혼합시켜 유수분리를 방지하기 위한 에어블로워(122)를 설치하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치는 물과 유류을 혼합한 에멀전 연료유를 최적의 온도와 압력하에서 용이하게 생성하고, 생성된 연료유의 유수분리현상을 방지하여 보일러의 버너에 유입되기 전까지 에멀전 상태를 적극적으로 유지시킬 수 있다는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치의 단면도이며,

도2는 본 발명에 따른 제조장치의 송출관을 상세하게 도시한 도면이다.

Claims (4)

1. 상판 일측에는 물이 유입되는 물유입관과 유류가 유입되는 유류유입관이 연통되게 결합되며, 하판 상단에는 미세 진동으로 물과 유류를 혼합시켜 에멀전 연료유를 생성하는 초음파 진동기가 안착고정되는 하우징과;

   상기 하우징내의 물과 유류가 혼합된 에멜전 연료유를 보일러의 버너로 송출시키도록 상기 하우징의 일측판을 관통하여 설치되며 일단은 하우징내에서 하향절곡되게 형성되고 타단은 보일러의 버너로 연결되되, 보일러의 버너측으로 하향경사지게 설치되는 송출관을 포함하여 구성되되,

   상기 하우징의 일측판 외부 상단에는 하우징 및 송출관의 내부압력이 1.2 기압 내지 1.3 기압이 되도록 공기를 공급하는 에어콤프레샤가 착설되고, 상기 송출관의 내부에는 하우징에 저장된 에멀전연료유 및 송출관을 유동하는 에멀전연료유가 60℃ 내지 70℃의 온도를 유지되도록 하는 가열핀이 내삽되며,

   상기 송출관 내부에는 송출관을 유동하는 에멀전연료유의 유수분리를 방지하기 위해 에어블로워가 설치된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 에멀전연료유 제조장치.
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