KR100952494B1 - 연료 기화 증폭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 기화 증폭장치에 관한 것으로, 연료 입자를 분쇄함과 아울러 연료의 입자간 연결 고리를 약화시켜 산소와의 접촉을 확대시키도록 함으로써 연료의 완전 연소가 가능하도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치는, 내부에 공간이 형성된 하우징(40)과; 내부에 관통홀이 형성된 코어 몸체(21), 상기 코어 몸체의 관통홀의 둘레부에 방사형으로 배치되며 상기 관통홀과 연통되도록 형성되는 다수의 자석홀(22)로 이루어진 코어(20)와; 상기 코어의 자석홀에 상기 관통홀을 향해 동일한 극성이 향하도록 장착되는 자석(10)과; 그리고, 내부에 관통홀이 형성되는 세라믹체(30);를 포함하며, 연료를 엔진으로 공급하는 연료 공급관의 둘레부에 상기 코어와 세라믹체가 교대로 반복되도록 장착되어 이루어진다.

연료, 연소, 자석, 세라믹

Description

연료 기화 증폭장치{AN APPARATUS FOR ACCELERATING EVAPORATION OF FUEL}

본 발명은 연료 기화 증폭장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료 입자를 분쇄함과 아울러 연료의 입자간 연결 고리를 약화시켜 산소와의 접촉을 확대시키도록 함으로써 연료의 완전 연소가 가능하도록 한 연료 기화 증폭장치에 관한 것이다.

지구환경 문제에 가장 심각한 것 중의 하나는 자동차 배기가스에 의한 대기 오염이다. 특히 디젤엔진 차량의 경우 배기가스에 의한 대기 오염의 정도는 심각한 상태에 와있다. 또한 가솔린엔진 차량의 경우 디젤엔진의 차량에 비하여 배기가스의 배출이 적지만 이에 더하여 소량의 연료를 소비하는 희박연소엔진을 개발하여 탑재하고는 있으나 배기가스 중에 포함된 질소산화물의 처리에는 여전히 문제점을 남겨두고 있다.

가솔린엔진 차량에서는 삼원 촉매로 배기가스를 처리하고 있으나 디젤엔진 차량이나 희박연소엔진 차량에서는 그 배기가스에 포함된 고농도의 탄소 때문에 삼 원 촉매 방법으로 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다.

여기서 디젤엔진 및 가솔린엔진에서는 이미 발생된 배기가스를 후처리하므로 그 처리에 한계가 있고, 희박연소엔진에서는 소량의 연료를 사용하지만 이 또한 배기가스를 후처리해야 하므로 그 처리에도 역시 한계가 있다.

따라서, 연료 및 매연을 줄이기 위하여 발생된 배기가스를 처리하는 것이 아니라 공급되는 연료를 전처리하는 방법이 요구되고 있다. 이 전처리 방법에는 촉매 작용을 하는 첨가물질을 사용하는 방법, 세라믹에서 방출되는 원적외선을 이용하는 방법, 그리고 연료의 입자가 자계의 힘에 의해 미세화되어 완전 연소되게 하는 방법이 알려져 있다. 여기서 후자의 마그네트의 자계를 이용하는 방법은 여러 가지가 실용화되어 있다.

일반적으로 연료를 자화시켜 미세 입자로 되게 하는 방법은 연료통로의 외주에 다수의 마그네트를 그 축 방향으로 등분 배열하여, 상기 연료 통로 상에 소정의 자계가 생성되게 한다.

이러한 연료의 미립자화 장치로서 대한민국 실용신안등록 출원 제 96-41951호(1996. 11. 26)에는 '엔진의 연료 미립자 장치'가 개시되어 있다.

선출원된 엔진의 연료 미립자 장치는 마그네트 링의 배열 및 극성을 고려하여 연료의 미립자화 효과가 증진되도록 한다. 보다 구체적으로, 상기 마그네트 링이 연료통로의 외주에서 일정 간격을 두고 대향하는 면끼리 동일 극성을 갖도록 배열되어, 상호 멀어지려는 자계가 생성되게 하고, 이들 자계의 영향으로 상기 연료통로를 통과하는 연료가 미립자로 분쇄되게 하고 있다. 또한, 다수의 마그네트 링 은 양측이 스페이서로 지지되어 항상 바른 위치에 보전된다.

또한, 공개실용신안 제1999-0024858호(엔진의 연료 미립자화 장치)가 있다.

선출원된 엔진의 연료 미립자화 장치는, 일정 간격으로 배열된 마그네트 링의 자계에 의해, 그 중공을 통과하는 연료가 미립자화 되게 하는 엔진의 연료 미립자화 장치에 있어서, 상기 마그네트 링의 사이에 세라믹 링이 설치되고, 상기 연료의 입구 및 출구에 그 연료의 통로와 직교하는 방향으로 금속 메쉬가 설치되며, 상기한 마그네트 링과 세라믹 링 및 금속 메쉬가 나사 결합 방식으로 체결되는 하우징에 의해 한 몸체로 구성되어서, 상기 세라믹 링에서 발생된 원적외선에 의해 분자 진동이 활성된 연료가 금속 메쉬를 통과하면서 더욱 미립자화 되게 한 구성이다.

선출원에 따르면, 자석이 링형상이기 때문에 자석 안에 큰 가우스의 자성이 발생되지 못하게 되므로 연료 입자의 분쇄효율이 떨어지고 연결고리를 약화시키지 못하는 문제점이 있다.

그리고, 자성을 이용한 미립자화 장치는 자석 내부에 자성을 유지하여야 하는데, 종래 연료의 미립자화 장치는 자성이 외부로 손실되어 역시 연료 입자의 분쇄효율이 떨어지고 연결고리를 약화시키지 못하는 문제점이 있다.

또한, 링 형상의 자석과 연료 공급관의 결합 구조상 자석이 연료 공급관에 밀착되지 못하여 자석과 연료 공급관 사이에 틈이 발생되며, 이 틈은 자성의 손실을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연료 입자를 분쇄함과 아울러 연료의 입자간 연결 고리를 약화시켜 산소와의 접촉을 확대시키도록 함으로써 연료의 완전 연소가 가능하도 한 연료 기화 증폭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 자석에 의해 발생되는 자성이 외부로 손실되지 않고 아울러 외부의 유해 전자파로 인한 자성의 변질을 막으려는데 있다.

또한, 다수의 자석이 가압판을 통해 연료측에 밀착됨으로써 자석 사이에서 가우스를 증대시켜 연료의 분쇄효율을 높일 수 있고, 결과적으로 연료의 완전 연소를 가능하게 할 수 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치는, 내부에 공간이 형성된 하우징과; 내부에 관통홀이 형성된 링 형태이며 상기 관통홀을 향하는 다수의 자석홀이 구비된 코어와; 상기 코어의 자석홀에 상기 관통홀을 향해 동일한 극성이 향하도록 장착되는 자석과; 그리고, 내부에 관통홀이 형성되는 세라믹체;를 포함하며, 연료를 엔진으로 공급하는 연료 공급관의 둘레부에 상기 코어와 세라믹체가 교대로 반복되도록 장착되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연료 기화 증폭장치에 의하면, 연료 입자를 분쇄함과 아울러 연료의 입자간 연결 고리를 약화시켜 산소와의 접촉을 확대시키도록 함으로써 연료의 완전 연소가 가능해지므로 불완전연소로 인한 환경오염을 막을 수 있고, 다수의 자석이 독립적으로 장착되어 유지 보수가 용이하고 저렴하다.

그리고, 차폐부재를 통해 외부(엔진룸 내의 유해 전자파가 자석에 침투하지 않도록 아니하므로 유해 전자파에 의한 오동작을 방지할 수 있다.

또한, 자석을 코어의 중심으로 밀어 자석 사이의 공간에 자성이 집중될 수 있으므로 자성을 증대할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치는, 다수의 자석(10), 자석(10)을 수용하는 코어(20), 자석(10)들에 의해 분쇄된 연료를 안정화시키는 세라믹체(30), 코어(20)와 세라믹체(30)를 수용하는 하우징(40)으로 이루어진다.

자석(10)은 연료 공급관(1)을 중심으로 하여 방사상으로 배열되며, 이때, 동일한 극성(N 극 또는 S극)이 연료 공급관(1)을 향하도록 장착되고, 이에 따라 다수의 독립된 자석(10)은 동일한 극성으로 인하여 연료 공급관(1)측에 척력에 의한 큰 가우스의 자력을 발생함으로써 탄화수소계인 연료의 연결고리를 약화시켜 산소와의 접촉을 확대할 수 있다.

자석(10)은 탄화수소계 연료의 연결고리를 약화하기 위한 코발트계일 수 있다.

자석(10)은 표면이 산화 티타늄으로 코팅될 수 있다. 산화 티타늄은 금속 티타늄이 산화된 물질로서, Rutile type과 Anatase type 중 Rutile type의 TiO2(이산화티타늄)이 사용될 수 있다. Rutile type 이산화티타늄은 미분말로 백색안료의 역할로서 화장품, 페인트 등으로 사용되고 있으며, 유기물 분해 및 공기 정화 기능을 수행한다.

도면에서 자석(10)은 "N"극에 의한 척력이 발생하는 것으로 장착되었지만, 지역 여건에 따라 극성은 자유롭게 변경될 수 있고, 또한, "N"극과 "S"극 모두가 있는 자석일 수도 있고 어느 한 극만 있는 자석일 수 있다.

이와 같은 자석(10)과 기존 링형 자석의 가우스를 비교하면, 예를 들어 기존 링형 자석이 4,000 가우스라면 본 발명에 의한 자석(10)에 따르면 자석(10)들 사이의 공간에는 10,000 내지 30,000 가우스가 발생된다.

자석(10)은 최대 가우스를 확보하기 위하여 6각으로 배열되는 것이 바람직하고 물론 6각에 한정되는 것은 아니다. 6각에 대해 설명하면, 6각 내부의 공간은 음과 양이 교차하는 곳으로서 기 에너지가 발생한다고 알려져 있으며, 음과 양이 합쳐질 때 새로운 생명의 에너지가 탄생한다고 알려져 있다.

코어(20)는 다수의 자석(10)을 방사형으로 배열하기 위한 자석 홀더로서, 내부에 관통홀(21a)이 형성된 코어 몸체(21), 코어 몸체(21)의 관통홀(21a)의 둘레부 에 방사형으로 배치되며 관통홀(21a)과 연통되도록 형성되는 다수의 자석홀(22)로 이루어진다.

관통홀(21a)은 자석(10)에 의한 자력이 미치는 공간인 동시에 연료 공급관(1)이 삽입되는 공간이며, 자석(10)에 의한 자력을 좀 더 크게 확보할 수 있도록 자석홀(22)과 연통된다.

자석홀(22)은 자석(10)이 각각 삽입 장착되는 곳으로, 도 2에서 보이는 것처럼, 연료 공급관(1)을 중심으로 하여 방사형으로 형성된다. 아울러, 자석(10)의 삽입을 위하여 관통홀(21a)을 향하는 부분 이외에 일측(도 1 기준 전방 또는 후방)이상이 개방될 수 있다.

코어(20)는 자성으로 인해 분쇄된 연료 입자를 안정화시킬 수 있도록 스틸재질로 이루어질 수 있고, 표면이 코발트계 물질로 코팅될 수도 있다.

세라믹체(30)는, 순간 광열파를 복사하는 원적외선의 파장과 진동을 가하여 공진 및 공명 운동을 일으키키면서 연료의 분자 구조 중 복잡하게 연결된 탄소의 연결을 흐트러뜨림으로서 연료 분자구조의 결합 각을 변화시켜 주는 것으로, 내부에 관통홀이 형성된 링(ring) 형태일 수 있다.

통상 연료로 사용되는 가솔린, 경유, 등유, 및 LPG는 모두 그 비점, 융점 등의 성질은 다르지만 탄화수소(H nCn)의 동일한 조성으로 이루어져 있고, 그 화학식에서 C-H, C-C, C=C의 결합 구조밖에 없다. 이 연료들은 3 ~ 20㎛의 파장을 가진 원적외선 파장을 흡수할 수 있다.

따라서, 세라믹체(30)는 연료가 흡수할 수 있는 파장을 방사하는 물질로 구성되어, 상기 자기력과 함께 연료에 작용하여 연료의 분자 결합 구조를 보다 완전연소에 접근할 수 있는 상태로 개질 변화시켜 준다. 즉 연료의 분자 구조는 산소와 결합하기 용이한 구조를 이루게 된다.

즉, 세라믹체(30)에서 방사되는 원적외선과 자석(10)이 형성하는 자기력은 연료 분자와 충돌하면서 흡착, 이온교환, 복사, 공명공진 등을 일으키면서 연료의 분자 구조 중 복잡하게 연결된 탄소의 연결을 흐트러뜨림으로서 연료 분자구조의 결합 각을 변화시켜 준다.

세라믹체(30)는 전체 100중량%에 대하여 규석 45 내지 55중량%, 게르마늄 27 내지 33중량%, 토르말린 18 내지 22중량%, 바람직하게 규석 50중량%, 게르마늄 30중량%, 토르말린 20중량% 혼합되어 이루어진다.

아울러, 세라믹체(30)는 표면이 흑연으로 코팅되어 이루어진다.

지금까지 설명한 자석(10)이 장착된 코어(20)와 세라믹체(20)는 연료 공급관(1)의 둘레부에 연료 공급관(1)의 길이방향을 따라 교대로 반복되어 장착된다.

도면에서 6개의 코어(20)와 5개의 세라믹체(30)가 교대로 반복 배치된 것으로 도시되었으나, 이는 코어(20)와 세라믹체(30)가 교대로 반복되는 패턴을 보이기 위한 일 예인 것일 뿐이며, 차종 등에 따라 수량은 자유롭게 조절된다.

하우징(40)은 코어(20)와 세라믹체(30)를 수용하는 케이스이며, 조립을 위하여 양측(또는 일칙)이 개방된 원통(41), 원통(41)의 개방부를 덮는 커버(42,43)로 구성될 수 있다.

하우징(40)은 외부로 노출되기 때문에 시각적인 불쾌감을 주지 않는 형상, 색상으로 이루어지며 스테인리스를 재질로 할 수 있다.

한편, 하우징(40)은 엔진룸 내부에서 발생되는 유해 전자파로 인한 영향을 받지 않고 자석(10)에 의해 발생되는 자성이 외부로 손실되지 않도록 차단하는 기능도 수행할 수 있으며, 따라서 납을 재질로 할 수 있다.

지금까지는 본 발명에 의한 기본적인 구성에 대해 설명하였으며, 이하에서는 자성을 증대하기 위한 부가적인 구성에 대해 설명한다.

코어(20)의 둘레부에 설치되어 코어(20)를 외부와 차단하는 차폐부재가 포함된다.

예컨대, 차폐부재(30)는 다수개가 자석(10)에 대향되도록 원주방향을 따라 장착될 수 있으며, 이를 위하여 코어 몸체(21)의 둘레부에 원주방향을 따라 다수의 차폐홀(23)이 형성된다. 차폐부재(30)는 차폐홀(23)과 하우징(40) 사이에 삽입 장착된다.

다른 예로서, 차폐부재는 원통형으로 형성되어 하우징(40)의 내면에 설치될 수도 있다.

차폐부재는 형상에 상관없이 차페에 효과적인 납을 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명은 모든 자석(10)이 연료 공급관(1)에 최대한 밀착되도록 가압판(60)이 적용된다.

가압판(60)은 스틸의 판재이며 자석홀(22)의 자석(10) 뒤쪽에 삽입되어 자석(10)을 연료 공급관(1)에 밀착되도록 한다. 가압판(60)은 두께에 따라 하나 이상이 선택적으로 사용될 것이다. 가압판(60)에 따르면, 자석(10)들이 연료 공급관(1)의 외주면에 밀착되어 자석(10)들 사이에 큰 가우스가 발생될 수 있다.

본 발명은 연료가 연료 공급관(1)을 따라 흐르는 중에 분쇄됨과 아울러 와류에 의한 유속 증가를 위하여 나선형의 분쇄봉(70)(도 4참고)이 적용된다. 분쇄봉(70)은 연료의 흐름을 간섭하지 않도록 2개 이상의 지지대를 통해 연료 공급관(1)의 내부에 설치된다. 상기 지지대는 연료가 통과할 수 있는 홀이 구비되어야 한다.

본 발명은 연료를 엔진에 공급하는 연료 공급 라인의 어디에 설치되어도 무방하며, 지금까지 설명한 연료 공급관(1)은 차량의 연료 공급시스템에 적용되어 있는 것으로서 코어(20)와 세라믹체(30)가 연료 공급관(1)의 둘레부에 결합되는 방식도 가능하고, 다르게는 도 5에서처럼, 하우징(40)의 내부에 유로(44)가 형성되며 유로(44)의 양측에 형성된 니플(45,46)을 통해 차량의 연료 공급시스템의 연료 공급관(1)에 유체 연통 가능하게 관이음되는 방식도 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치에 적용된 코어의 정면도.

도 3은 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치의 측단면도.

도 4는 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치에 적용된 분쇄봉의 예시도.

도 5는 본 발명에 의한 연료 기화 증폭장치가 연료 공급관의 사이에 개재되는 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 연료 공급관, 10 : 자석

20 : 코어, 30 : 세라믹첵

40 : 하우징, 50 : 차폐부재

60 : 가압판, 70 : 분쇄봉

Claims (7)

1. 내부에 공간이 형성된 하우징(40)과;

   상기 하우징의 내부의 공간에 교대로 반복하여 장착되며 내부에 연료공급관(1)이 관통되는 다수의 코어(20) 및 세라믹체(30)와;

   상기 코어에 장착되는 자석(10)과;

   상기 코어와 상기 하우징 사이에 삽입 장착되는 차폐부재(50)와;

   상기 코어에 삽입되어 상기 자석을 상기 연료 공급관측으로 미는 가압판(60)과; 상기 연료 공급관의 내부에 삽입되어 상기 연료 공급관을 따라 흐르는 연료를 분쇄하고 와류를 유도하는 분쇄봉(70)을 포함하는 연료 기화 증폭장치에 있어서,

   상기 코어는 내부에 상기 연료공급관이 관통되는 관통홀이 형성된 코어 몸체(21), 상기 코어 몸체의 관통홀의 둘레부에 방사형으로 배치되며 상기 관통홀과 연통되도록 형성되며 상기 자석이 각각 장착되는 다수의 자석홀(22), 상기 코어 몸체의 둘레부에 원주방향을 따라 형성되는 다수의 차폐홀(23)로 이루어지며,

   상기 자석은 표면이 산화티타늄으로 코팅되고 상기 코어의 자석홀에 상기 관통홀을 향해 동일한 극성이 향하도록 장착되고,

   상기 세라믹체는 전체 100중량%에 대하여 규석 45 내지 55중량%, 게르마늄 27 내지 33중량%, 토르말린 18 내지 22중량% 혼합되어 이루어지며, 표면이 흑연으로 코팅된 것을 특징으로 하는 연료 기화 증폭장치.
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