KR101001073B1 - 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진오일과 연료를 효과적으로 여과 및 정화처리함과 동시에 연료를 미리 예열하여 연비를 향상시키고 완전연소를 촉진하며, 아울러 뜨거운 냉각수를 효율적으로 방열하는 효과를 동시에 얻을 수 있도록 착안된 탈부착이 간편한 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리에 관한 것으로서, 그 기본적인 구성은 판상의 금속재로 이루어지며, 상면에는 외주면에 나사산이 형성되는 예열기 커버 체결단 및 필터커버 체결단이 각각 형성되고, 측면에는 오일 유입공, 오일 유출공, 연료 유입공 및 연료 유출공이 각각 형성되는 하부 구조체; 하단부가 상기 하부 구조체에 결합하며 내부에 상기 연료 유입공과 연통하는 연료 이송관로가 형성되고, 상단부에 상기 연료 이송관로에 연결되는 연료 토출공이 적어도 하나 이상 형성되는 연료 유동 코어체와, 상기 연료 유동 코어체의 외부를 덮는 것으로서 서로 직경이 다른 내측 커버와 외측 커버가 결합체를 이루어 상기 내·외측 커버 사이에 냉각수 방열 공간부를 형성하고, 상기 외측 커버의 상면에는 냉각수 유입공과 냉각수 유출공이 형성되며, 하단부가 상기 예열기 커버 체결단에 결합하는 예열기 커버로 이루어지는 연료 예열 유닛; 및 내부에 상기 오일 유입공과 연통하는 중공부를 가지는 기둥부의 외주면에 다수의 오일 통과공이 관통 형성되며 하단부가 상기 하부 구조체에 결합하는 필터 코어체와, 상기 필터 코어체의 외주면에 장착되는 필터체와, 상기 필터 코어체와 필터체의 외부를 덮는 것으로서 하단부가 상기 필터커버 체결단에 결합하는 필터 커버로 이루어지는 오일 필터 유닛으로 이루어진다.

Description

자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리{Engine oil and fuel filtering and fuel pre-heating assmebly for an automobile}

본 발명은 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 특히 트럭이나 버스와 같은 대형 디젤 자동차의 외부에 간편하게 장착하여 엔진오일뿐 아니라 연료를 효과적으로 여과 및 정화함과 동시에 겨울철 기온 하강으로 인하여 냉각된 연료를 가열된 냉각수를 이용하여 예열함으로써 자동차의 연비를 개선하고 고온의 냉각수와 엔진오일의 온도를 떨어뜨리기 위한 복합 다기능 장치에 관한 것이다.

자동차의 엔진오일은 내연 기관에 사용되는 일종의 윤활유인데, 엔진 내부는 고온이어서 공기에 의하여 산화되기 쉬우므로 고도로 정제한 윤활유 유분(溜分)에 산화 방지제, 청정 분산제 따위를 섞어서 제조하는 것이 일반적이다.

이러한 엔진오일의 주요한 기능으로서는 윤활 작용(마모 방지 기능), 냉각작용, 밀봉작용, 방청작용, 응력 분삭작용 및 청정 작용 등이 있다. 윤활작용으로서 엔진오일은 엔진 내부 마찰 요소 사이에 유체막 등 윤활 작용을 할 수 있는 막을 형성시켜 경계면과의 직접적인 마찰을 줄이고, 마찰 부분의 열을 식혀주는 역할을 한다. 엔진오일의 냉각 작용(열방출 작용)을 살펴보면, 엔진오일의 가장 중요한 기능은 윤활제로서, 엔진 내부에서 마찰로 인해 발생하는 열을 최소화하는 것이지만, 엔진 내부에서 발생된 열을 엔진 외부로 방출 되지 않게 방지하는 것도 중요한 역할을 한다. 엔진오일의 밀봉 작용으로서 피스톤과 실린더 벽 사이에 엔진오일이 윤활유 막을 생성함으로서, 연소가스가 새는 것을 방지한다. 엔진오일은 기계 부품에 피막을 형성하여 수분, 가스 등과 금속간의 접촉을 방지하는 방청 작용을 한다. 엔진오일은 응력 분산 작용으로서 부분적으로 가해지는 압력을 윤활제 전체에 균등하게 분산하여 작용하도록 도와주는 기능을 한다. 그리고 엔진오일은 자동차의 소음 방지와 엔진을 보호하는 역할까지 담당하고 있다.

엔진오일 종류에는 크게 일반 광유와 합성유로 구분할 수 있으며, 엔진오일은 소모품으로서 일정 주기마다 교환하여 사용하도록 하고 있는데, 엔진오일의 교환주기는 대략 3,000-5,000km이며 정확한 교환 주기는 차량의 종류와 상태 및 운전습관에 따라 달라진다.

이와 같은 엔진오일은 그 필터링 성능에 따라 자동차의 성능에 미치는 악영향이 매우 지대하며, 엔진오일이 제대로 정화되지 못하는 경우 그 교환주기가 짧아지고, 엔진 부품의 수명을 단축시키며, 자동차의 성능에 여러 가지 악영향을 끼치게 된다. 엔진오일은 엔진의 초기 시동시에 주로 형성되는 금속마모입자, 카본 입자 등 오일의 산화에 의하여 발생하는 불순물에 의하여 오염되고 산화되는데, 오염된 엔진오일은 엔진의 주요 부품인 크랭크, 메탈, 베어링, 실린더 등의 회전 부위를 마모시키며, 더 악화되면 해당 부위가 소착되어 운전을 할 수 없게 된다.

이처럼 엔진을 돌고 온 엔진오일을 여과하는 오일 필터는 엔진오일의 오염과 산화의 원인이 되는 불순물 유입을 걸러주고 정화하여 엔진오일을 항상 부드럽고 청결한 상태로 유지시켜 주어야 하는 중요한 부품인 셈이다.

그러나, 종래의 오일 필터는 단지 원통형 종이 필터로만 되어 있어 금속마모입자와 카본 찌꺼기 등을 완전히 제거하기가 불가능하다는 문제가 있었으며 그에 따라 차량이 노후화될수록 엔진오일의 교체 주기가 짧아지고 엔진 부품의 수명을 단축시키는 원인이 되었다.

한편, 디젤 자동차의 연료인 경유는 외기 온도가 급격하게 떨어지는 겨울철 등에는 그 부피가 감소되어 더운 여름철에 비하여 동일한 거리를 주행하더라도 연료소모가 더 심하다는 문제가 있었다. 엔진 연료가 냉각되어 그 부피가 축소되는 경우 엔진의 출력이 저하되며, 불완전 연소가 발생하고, 불완전 연소로 인한 소음과 매연이 증가하는 문제가 있었다.

이러한 문제점에 착안하여 대한민국 공개특허공보 특1998-0002763호 "내연기관의 연료 가열장치"에서는 연료 공급관의 외면에 가열코일을 감은 후 가열코일에 라디에이터 냉각수를 순환시켜 연료가 가열되도록 하는 장치를 개시한 바 있다.

그러나, 상기 공개특허는 연료 공급관에 별도로 가열코일을 감아서 장착해야 하므로 설치하기가 만만치 않으며, 탈부착이 용이하지 않은 문제가 있어 보편화되지는 못하였다.

따라서, 종래의 오일 필터보다 여과 및 정화 성능이 뛰어나 차량이나 엔진 부품의 수명을 연장하고 작동 성능을 향상시키면서 동시에 엔진 실린더로 공급되는 연료를 정화함과 동시에 예열하여 완전 연소를 도모하고 연비를 향상시킬 수 있으면서 차체에 탈부착이 매우 간편하도록 일체형으로 설계된 복합 다기능 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리의 개발이 요청되었다.

공개특허공보 특1998-0002763호 "내연기관의 연료 가열장치" 실용신안공보 실1997-0003808호 "오일필터(oil filer)구조" 등록특허 제0397693호 "식용오일클리너의 하우징조립체 및 그 여과필터 조립체"

본 발명의 목적은 종래의 오일 필터에 비하여 그 구조가 개선되고 엔진오일에 포함되는 금속마모입자나 카본 찌꺼기 등 불순물의 제거효율이 월등히 우수할 뿐 아니라 필터 커버의 내벽면에 형성되는 세라믹 코팅과 엔진오일의 접촉화학반응으로 인하여 엔진오일의 산도를 떨어뜨려 엔진오일의 수명을 높임과 동시에 엔진 내부에 형성되는 카본 찌거기의 제거 효율이 우수한 구조의 오일 필터 구조를 제공하는 것이다

본 발명의 다른 목적은 겨울철 기온 저하 등으로 인하여 연료가 냉각됨으로써 그 부피가 축소되고 연소효율이 나빠지는 것을 방지하기 위하여 높은 온도의 냉각수를 이용하여 연료를 미리 예열하여 완전 연소를 도모하고, 연비를 향상시킬 수 있도록 개선된 연료 예열 구조를 제공하는 것이다.

아울러 본 발명에서는 연료를 예열함과 동시에 예열기 커버 내벽면에 형성되는 세라믹 코팅물질과 연료와의 접촉화학반응으로 인하여 연료유가 정화처리되며, 또한 연료유가 예열되는 과정에서 자화처리되도록 함으로써 연료유에 포함된 미생물 등을 제거하고, 연료유에 포함되는 녹이나 금속마모입자를 확실히 제거할 수 있는 연료의 정화처리 구조를 제공한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위한 오일 필터 구조 및 연료 예열 구조를 하나의 결합체로 일원화하여 일체로 구성함으로써 차체의 외부에 탈부착하기 편리하게 하고자 하였으며, 각 구조를 서로 연계하여 상승효과를 배가시킬 수 있도록 개선한 자동차 엔진오일 정화 및 연료 예열 어셈블리를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 자동차의 차체 외부에 부착하여 자동차의 엔진오일과 연료를 정화함과 동시에 연료를 예열하기 위한 것으로서, 판상의 금속재로 이루어지며, 상면에는 외주면에 나사산이 형성되는 예열기 커버 체결단 및 필터 커버 체결단이 각각 형성되고, 측면에는 오일 유입공, 오일 유출공, 연료 유입공 및 연료 유출공이 각각 형성되는 하부 구조체; 하단부가 상기 하부 구조체에 결합하며 내부에 상기 연료 유입공과 연통하는 연료 이송관로가 형성되고, 상단부에 상기 연료 이송관로에 연결되는 연료 토출공이 적어도 하나 이상 형성되는 연료 유동 코어체와, 상기 연료 유동 코어체의 외부를 덮는 것으로서 서로 직경이 다른 내측 커버와 외측 커버가 결합체를 이루어 상기 내·외측 커버 사이에 냉각수 방열 공간부를 형성하고, 상기 외측 커버의 상면에는 냉각수 유입공과 냉각수 유출공이 형성되며, 하단부가 상기 예열기 커버 체결단에 결합하는 예열기 커버로 이루어지는 연료 예열 유닛; 및 내부에 상기 오일 유입공과 연통하는 중공부를 가지는 기둥부의 외주면에 다수의 오일 통과공이 관통 형성되며 하단부가 상기 하부 구조체에 결합하는 필터 코어체와, 상기 필터 코어체의 외주면에 장착되는 필터체와, 상기 필터 코어체와 필터체의 외부를 덮는 것으로서 하단부가 상기 필터 커버 체결단에 결합하는 필터 커버로 이루어지는 오일 필터 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리에 관하여 개시한다.

여기서, 상기 연료 유동 코어체의 몸체부 외주면에는 다수의 링과 격판을 적층하여 구성한 링 결합체가 장착되도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 연료 유동 코어체의 몸체부 하단에는 외주면에 수나사가 형성되는 나사 체결부가 형성되고, 상기 예열기 커버 체결단의 내측 중앙의 하부 구조체 상에는 내주면에 암나사가 형성되는 돌출단이 형성되어, 상기 나사 체결부가 상기 돌출단에 나사 체결되도록 할 수 있다.

또한, 상기 필터 코어체 기둥부의 상하단에는 각각 원판 형상의 상단 날개부와 하단 날개부가 돌출 형성되고, 상기 하단 날개부의 중앙부에는 상기 중공부와 연통하도록 개방되고 내주면에 나사산이 형성되는 결합공이 관통 형성되며,

상기 필터 커버 체결단의 내측 중앙의 하부 구조체 상에는 내부에 오일 토출공이 관통 형성되는 필터 결합 스크류가 형성되어,

상기 결합공과 상기 필터 결합 스크류가 서로 나사 체결되도록 하도록 할 수 있다.

상기 예열기 커버 체결단과 필터 커버 체결단의 외주면 상에는 각각 씰링이 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 필터체는 연사 직물을 상기 필터 코어체의 기둥부 외주면에 수회 권회 적층하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 일체형 어셈블리로 종래보다 우수한 엔진오일 및 연료 정화 성능 및 연료의 예열, 엔진오일과 냉각수 방열효과를 동시에 구현할 수 있으므로 매우 편리하고 효과적이며, 적은 비용으로 자동차의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 어셈블리는 트럭이나 버스 등의 대형 차량의 차체에 볼트 등으로 간단하게 탈부착하여 사용할 수 있으므로 그 설치, 사용 및 해체가 매우 간단하고 편리하다는 장점이 있다.

본 발명의 구체적인 효과에 대하여 자세하게 분설하면 다음과 같다.

본 발명에 의하면 종래의 오일 필터에 비하여 엔진오일의 여과 및 정화 성능이 매우 우수하여 금속마모물질의 발생이 줄어들며, 필터 커버의 내주면에 형성되는 세라믹 코팅막에 의한 접촉화학작용으로 인하여 엔진오일이 이온화, 나노화되고 약알칼리화하므로 카본 찌꺼기 등의 불순물 발생이 최소화될 뿐 아니라 금속 표면 및 밸브 커버에 누적된 카본 슬러지의 분해 성능이 매우 우수하다.

또한, 본 발명에서는 필터체로 30수 면직물 연사를 사용하므로 종래의 오일 필터가 여과하지 못하는 카본, 슬러쉬, 마모성 금속물질, 에어클리너를 통과한 먼지 입자 등의 고형물질을 완전하게 제거할 수 있으며, 수분이나 연료유 등의 액상물질을 0.1~1 마이크론 단위의 여과 능력을 가지는 소면 처리된 천연 셀룰로이드 면사 필터로 흡수 및 흡착시킬 수 있게 된다.

본 발명의 오일 필터체를 사용하는 경우 오일 필터체에 금속 마모물질이 검출되지 않다가 갑자기 다량 검출되기 시작하는 경우 엔진의 보링시기가 다 되었음을 암시하는 것이므로 본 발명에 의하면 엔진의 보링 시기를 정확히 예측할 수 있다. 뿐만 아니라 오일 필터체에 걸러지는 금속마모입자의 현상을 통하여 운행중인 엔진 내부의 이상 마모 현상을 정확히 진단하여 예방차원의 엔진 수리 여부를 결정할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면 세라믹 코팅물질에 의한 엔진오일의 나노화, 이온화로 인하여 엔진 소음이 감소하고, 엔진에 걸리는 부하를 감소시켜 연료가 절감된다.

또한, 본 발명의 엔진오일 필터 유닛의 경우 엔진오일 자체를 교체할 필요가 없이 더러워진 필터 코어체만을 간단하게 교체하면서 부족해진 엔진오일 양만큼만 보충하면 되므로 종래보다 엔진오일의 장시간 사용이 가능하며 그에 따라 엔진오일의 교체비용이 절감된다.

이와 함께 본 발명에서는 연료 예열 유닛에 의하여 연료도 여과 및 정화처리된다. 즉, 연료 예열 유닛의 예열기 커버의 내측 벽면에도 세라믹으로 코딩하여 연료와 접촉하도록 함으로써 세라믹 물질과 연료와의 접촉화학반응에 의하여 연료의 산도가 개선되고 품질이 향상되는 것이다.

또한, 연료에는 통상적으로 각종 미생물과 연료탱크나 연료펌프 등의 부품에서 떨어져 나온 녹이나 금속마모입자가 포함되는데, 본 발명에서는 연료가 연료토출공을 나와 링 결합체의 외주면과 예열기 커버의 내주면 사이 공간을 접촉하면서 유동할 때 연료에 포함된 미생물이 영구자석으로 구성된 제1 내지 제3링에 의하여 살균처리되며, 연료에 포함된 금속성분이 제거되는 효과가 있다. 따라서 연료의 품질이 월등하게 향상되며 엔진에서 완전연소를 촉진하여 연비를 향상시키고, 엔진출력을 증가시키게 된다. 특히 상기 3단의 영구자석을 세라믹 자석으로 하는 경우 세라믹 자석에 의하여 발생하는 자장에 의하여 연료유 속에서 존재하는 미생물이나 금속분 및 수분 등을 흡착시켜 제거하게 되므로 고가의 인젝터 및 연료펌프를 보호하고 기계식 브란져 등을 보호하는 역할을 하게 되며, 정제처리된 연료의 연소환경이 개선되므로 매연절감의 효과가 탁월하다.

그리고, 본 발명의 연료 예열 유닛에 의하면, 겨울철에 저온으로 냉각된 연료를 사전에 예열하여 분사하게 되므로 동절기 연료소모지연 현상을 방지하고 겨울철 연비편차를 줄이면서 평상시에도 연료의 효율성이 증가하게 된다. 본 발명의 실제 적용한 결과를 살펴보면 본 발명의 사용하지 않고 운행하는 경우와 비교하여 평균적으로 연비를 기존보다 5.3~13%까지 향상시킬 수 있게 되었으며, 연료 온도의 적정화로 인하여 완전연소가 촉진되어 배기가스가 절감되는 효과가 있었다.

또한, 필터링 되는 엔진오일이 차가운 연료가 유출입하는 하부 구조체에 의하여 어느 정도 냉각되므로 뜨거워진 엔진오일을 자연스럽게 냉각시켜 엔진오일의 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

게다가, 라디에이터에서 공급되는 뜨거워진 냉각수가 연료와 열교환하는 과정에서 자연스럽게 냉각되므로 냉각수 방열효과도 얻을 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 따른 자동차 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리의 외관 사시도.
도2는 도1의 좌우측면도.
도3은 도1의 저면도.
도4는 본 발명에 따른 자동차 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리의 분해 사시도.
도5는 본 발명의 필터 코어체의 개략적인 종단면도.
도6은 본 발명의 연료 유동 코어체의 개략적인 종단면도.
도7은 본 발명의 예열기 커버의 개략적인 종단면도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리에 관하여 보다 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 자동차 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리의 외관 사시도이고, 도2는 도1의 좌우측면도이며, 도3은 도1의 저면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리(100, 이하에서는 편의상 단순히 어셈블리라고 약칭한다)는 크게 사각 판상의 물체 내부에 다수의 유체 유로가 형성되는 하부 구조체(110)와 상기 하부 구조체 상에 각각 장착되는 연료 예열 유닛(120) 및 오일 필터 유닛(130)으로 구성된다.

본 발명의 자동차 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리(100)는 실제 자동차의 차체 등에 부착하여 사용하는 경우에는 도시한 도면에서 상하가 반전되도록 설치하여 사용한다. 즉, 후술할 하부 구조체(110)가 위로 오도록 볼트 등으로 차체 등에 고정 결합하여 사용하게 된다.

상기 하부 구조체는(110)는 단면이 사각형인 입면체로서 일정한 두께를 가지며, 오일 또는 연료가 소통하기 위한 통로들이 내부에 형성된다. 상기 하부 구조체(110)의 좌측 상면에는 연료 예열 유닛(120)의 예열기 커버(121)가 결합하고, 우측 상면에는 오일 필터 유닛(130)의 필터 커버(131)가 결합한다.

상기 하부 구조체(110)의 좌측면에는 연료 유입공(115a) 및 연료 유출공(115b)가 관통 형성되어 연료 예열 유닛(120)의 내부까지 연장되며, 우측면에는 오일 유입공(114a) 및 오일 유출공(114b)이 형성되어 오일 필터 유닛(130)의 내부까지 연장된다.

상기 하부 구조체(110)의 바닥면에는 차체에 상기 어셈블리(100)를 체결 장착하기 위한 볼트 체결공(111a)이 형성된다.

도4는 본 발명에 따른 자동차 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리의 분해 사시도이다.

상기 연료 예열 유닛(120)이 장착되는 하부 구조체(110)의 대응하는 부분에는 도시한 바와 같이 횡단면이 원형이며 상부가 개방되는 예열기 커버 체결단(113)이 상부로 돌출하여 형성된다. 상기 예열기 커버 체결단(113)의 외주면 상에는 예열기 커버(121)의 하단부 내주면에 형성되는 암나사부(도7의 121f)와 나사식으로 체결하기 위한 수나사부(113a)가 형성된다.

상기 예열기 커버 체결단(113)의 내측 중앙의 하부 구조체(110) 상에는 상부가 개방된 원통형의 돌출단(117a)이 형성되는데, 상기 돌출단(117a)의 내주면에는 후술할 연료 유동 코어체(123)의 하단부와 나사 결합하기 위한 암나사부(117b)가 형성된다.

상기 돌출단(117a)의 개방된 내부 중심부 바닥면에는 관통 구멍(미도시) 형성되는데 상기 관통구멍은 전술한 연료 유입공(115a)과 서로 연통되어 있어 외부로부터 유입되는 연료가 연료 예열 유닛(120)으로 공급될 수 있게 한다. 상기 예열기 커버 체결단(113) 내측에 위치한 하부 구조체(110) 상면에는 예열된 연료를 배출하기 위한 연료 배출공(115c)이 상기 연료 유출공(115b)과 연통하도록 형성된다.

상기 돌출단(117a)의 상부에는 다수의 링과 격판이 적층하여 이루어지는 링 결합체(124)가 위치한다. 상기 링 결합체(124)는 다수의 제1 내지 제3링(124a,124b,124c)과 각 링 사이에 위치하는 제1 및 제2격판(125a,125b)으로 이루어진다. 상기 제1 내지 제3링은 도넛 또는 링 형상의 영구 자석이며, 상기 제1 및 제2격판(125a,125b)은 연전도율이 우수한 구리, 알루미늄 등의 금속으로 형성된다.

서로 간에 격판에 의하여 이격되게 적층되는 영구자석의 링들은 자력에 의하여 서로를 끌어 당기게 되므로 링 결합체(124)의 형상이 흐트러지지 않고 유지된다.

본 발명의 링 결합체는 3단의 영구자석인 제1내지 제3링(124a,124b,124c)을 포함하여 이루어지는데, 연료가 상기 링 결합체(124)의 외주면을 타고 흐르는 동안 정화처리된다. 즉, 연료가 후술할 연료 토출공(123e)에서 빠져나와 링 제1 내지 제3링(124a,124b,124c)의 외면과 접촉하면서 유동할 때 연료 속에 포함되어 있는 각종의 미생물, 금속입자 및 수분 등이 영구자석의 자기력에 의하여 제거되는 것이다. 연료 속에 포함되는 각종 미생물과 미세한 금속입자들은 통상적인 연료필터로는 제거되지 않으므로 영구자석의 자장을 이용하여 미생물을 살균하여 금속입자를 부착시켜 제거하게 되는 것이다.

본 발명에서의 적층식 분리형 링 결합체(124)와는 달리 링 결합체(124)를 일체로 분리되지 않도록 형성하는 것도 물론 가능하다.

상기 링 결합체(124)와 돌출단(117a) 사이에는 도시한 바와 같이 일종의 스페이서 역할의 베이스 링(126)을 설치할 수 있으나, 이를 반드시 요하는 것은 아니다.

상기 링 결합체(124)의 중심부에 형성되는 개방공에는 연료 유동 코어체(123)가 삽입 장착된다. 상기 연료 유동 코어체(123)는 돌출단(117a)의 중심부 관통구멍(미도시)으로부터 공급되는 연료를 후술할 연료 토출공(123e) 측으로 유도하여 측방으로 배출하기 위한 것으로서 내부에 연료가 유동하기 위한 통로가 형성된다.

도6은 본 발명의 연료 유동 코어체의 개략적인 종단면도이다. 상기 연료 유동 코어체(123)는 상하로 일정 길이를 가지며 내부에 연료 이송관로(123d)가 형성되는 몸체부(123a)와 상기 몸체부(123a)의 상단에 직경방향으로 돌출하여 형성되는 헤드부(123b) 및 상기 몸체부(123a)의 하단에 형성되며 외주면에 나사산이 형성되는 나사 체결부(123c)로 이루어진다. 상기 헤드부(123b)의 경사진 외주면 상에는 적어도 하나 이상의 연료 토출공(123e)이 상기 연료 이송관로(123d)와 연통하도록 관통하여 형성된다. 본 실시예에서는 연료 토출공(123e)이 헤드부(123b)의 경사면 상에 방사상으로 3개가 형성되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 연료 유입공(115a)으로 유입된 연료는 돌출단(117a) 중앙의 관통구멍(미도시)을 통하여 상기 연료 이송관로(123d)로 공급되며, 연료 토출공(123e)을 통하여 연료 유동 코어체(123)의 외부로 토출된다. 연료 토출공(123e)에서 토출되는 연료는 상기 연료 유동 코어체(123)의 외주면에 결합한 링 결합체(124)의 외주면을 타고 흐르는데 이때 뜨거워진 예열기 커버(121)의 내측 커버(121d)의 내벽면과 접촉하면서 가열된다. 이때, 상기 링 결 합체(124)의 외측면과 상기 내측 커버(121d)의 내벽면 간의 간격은 그 사이를 흐르는 연료가 충분한 열전달을 받아 예열될 수 있도록 조절되어야 한다.

도7은 본 발명의 예열기 커버의 개략적인 종단면도이다. 상기 예열기 커버(121)는 기본적으로 두 겹의 벽체로 구성되어 있는데, 안쪽의 내측 커버(121d)와 상기 내측 커버(121d)보다 직경이 큰 원통체로서 상기 내측 커버(121d)의 외부를 감싸는 외측 커버(121c)로 이루어진다. 따라서, 상기 내측 커버(121d)와 외측 커버(121c) 사이에는 도시한 바와 같이 빈 공간부인 냉각수 방열 공간부(121e)가 형성된다. 상기 냉각수 방열 공간부(121e)에는 라디에이터에서 공급되는 뜨거워진 냉각수가 채워지는데, 이를 위하여 상기 외측 커버(121c)의 상면에는 냉각수 유입공(122a)과 냉각수 유출공(122b)이 관통 형성되어 상기 냉각수 방열 공간부(121e)와 연통한다.

상기 냉각수 방열 공간부(121e)에 채워지는 뜨거운 냉각수로 인하여 상기 내측 커버(121d)는 가열되며, 상기 가열된 내측 커버(121d)의 내측 벽면을 타고 흐르는 연료가 열전달을 받아 예열되는 것이다.

상기 이중 벽체 구조의 예열기 커버(121)의 하단부에는 내주면에 암나사부(121f)가 형성되어, 상기 예열기 커버 체결단(113)에 나사식으로 체결된다.

상기 예열기 커버 체결단(113)의 외주면 상에는 고무나 수지 재질의 씰링(121b)을 장착하여 예열기 커버(121)를 예열기 커버 체결단(113)에 나사 체결한 경우 예열기 커버(121) 내부의 연료가 하단부 틈새로 누설되지 않도록 한다.

상기 예열기 커버(121)의 내측 커버121d)의 내주면에는 후술할 필터커버(131)의 내측 벽면에 형성되는 것과 동일한 재질의 세라믹 물질이 코팅된다. 따라서, 연료 예열 유닛(120)의 내부를 흐르는 연료는 상기 내측 커버(121d)의 내벽면에 형성된 세라믹 코팅물질과 접촉화학반응을 하여 연료가 이온화 나노화 됨과 동시에 연료의 산도가 개선되는 효과가 있다.

상기 오일 필터 유닛(130)이 장착되는 하부 구조체(110)의 대응하는 부분에는 외주면에 수나사부(112a)가 형성되는 필터 커버 체결단(112)이 상부로 돌출하여 형성된다.

상기 필터 커버 체결단(112)의 내측 중앙에 위치하는 하부 구조체(110)의 상면에는 필터 코어체 지지단(116a)이 바닥면에서 돌출하여 형성되며, 상기 필터 코어체 지지단(116a)의 중심부를 관통하여 필터 결합 스크류(116b)가 장착된다. 상기 필터 결합 스크류(116b)는 외주면에 나사산이 형성되는 것으로서, 상기 오일 유입공(114a)과 연통하는 오일 토출공(116c)이 축의 중심선을 따라 상하 방향으로 형성된다. 상기 오일 토출공(116c)으로 공급되는 엔진오일은 후술할 필터 코어체(132)의 내부 중공부(132g)로 공급된다.

상기 필터 커버 체결단(112) 내측의 하부 구조체(110) 상면에는 도시한 바와 같이 여과 및 정화처리된 오일을 오일 유출공(114b)으로 배출하기 위한 오일 배출공(114c)이 형성되는데, 상기 오일 배출공(114c)은 상기 오일 유출공(114b)과 연통되어 있다.

상기 필터 결합 스크류(116b)에는 필터체(133)를 장착한 필터 코어체(132)의 하단부가 나사 결합한다.

도5는 본 발명의 필터 코어체의 개략적인 종단면도인데, 상기 필터 코어체(132)는 크게 내부에 중공부(132g)를 가지는 원통 형상의 기둥부(132c), 상기 기둥부(132c)의 상·하단부에 형성되는 상·하단 날개부(132a,132b)로 이루어진다.

상기 상·하단 날개부(132a,132b)는 기둥부(132c)보다 직경이 큰 판상체로서 기둥부(132c)보다 측방으로 돌출하도록 형성하되, 상단 날개부(132a)는 전면이 폐쇄되고, 하단 날개부(132b)의 중앙부에는 결합공(132e)이 관통하여 형성되어 상기 중공부(132g)와 연통한다. 상기 결합공(132e)이 형성되는 하단 날개부(132b)의 내주면에는 도시한 바와 같이 암나사부(132f)를 형성하여 전술한 필터 결합 스크류(116b)와 나사 체결되도록 한다.

상기 기둥부(132c)의 외주면에는 다수의 오일 통과공(132d)이 망상으로 분포하도록 형성된다. 상기 오일 토출공(116c)으로부터 상승하여 송급되는 오일은 결합공(132e) 부위를 거쳐 중공부(132g)로 이송되며, 중공부(132g)의 오일은 외부의 오일 펌프의 압송력에 의하여 다수의 오일 통과공((132d)들을 거쳐 기둥부(132c)의 외부로 빠져 나간다. 이때, 상기 기둥부(132c)의 외주면에는 필터체(133)가 장착되어 있으므로 엔진을 돌고 온 불순물 함유의 오일이 상기 오일 통과공(132d)을 거쳐 상기 필터체(133)를 펌핑 압력에 의하여 강제 통과하면서 여과 처리된다.

여기서, 상기 필터체(133)는 일반적인 직물이나 천 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 30수 연사 직물을 사용하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 30수 연사 면직물을 사용하는 것이 바람직하다. 연사는 생사나 화합섬인 필라멘트의 단사를 한 올이나 두 올 이상을 가지런히 하여 한 쪽 꼬임으로 하던지, 한쪽 꼬임을 한 단사를 두올 이상 가지런히 하여 이것을 상연으로 하여 제연사(piled yarn, folded yan)라고도 하는 것으로서, 본 실시예에서는 면 소재의 30수 연사를 상기 기둥부(132c)의 외주면에 수회, 수겹으로 촘촘하게 권회 및 적층하여 필터체(133)를 형성하였다. 따라서, 종래의 오일 필터에 비하여 금속마모입자, 먼지나 카본 슬러지, 수분, 연료유 등의 불순물 여과 및 제거효과가 탁월하다는 장점이 있으며, 내구성이 매우 우수하다.

상기 필터체(133)를 통과한 엔진오일은 상기 필터 커버(131)의 내주면에 코팅 처리된 세라믹 물질에 의하여 나노화, 이온화 및 약알칼리화 된 후 오일 배출공(114c)을 거쳐 오일 유출공(114b)으로 빠져 나가 다시 엔진 측으로 순환한다.

본 발명의 필터 커버(131)의 내주면은 전술한 바와 같이 세라믹으로 코팅되어 있는데, 세라믹 코팅은 오일의 산도에 변화를 주는 것으로 알려졌으며, 엔진오일을 나노화 이온화하는 화학반응을 촉진하는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 작동원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저 엔진을 돌고난 후 불순물이 함유된 엔진오일은 하부 구조체(110)의 오일 유입공(114a)을 통하여 오일 필터 유닛(130)으로 유입된다. 유입된 오일은 오일 펌프의 압송력에 의하여 필터 코어체(132)의 오일 통과공(132d)을 거쳐 면 직물 연사로 된 필터체(133)를 통과하면서 각종 입자성 불순물이 제거된다. 이후 입자성 불순물이 제거된 오일이 필터 커버(131)의 내주면을 타고 흐르면서 내주면에 코팅된 세라믹 물질과 접촉 화학반응을 일으켜 나노화 이온화되면서 산성이 약화되고 엔진오일로서의 물성이 변화하게 된다

한편, 연료 탱크로부터 연료 펌프에 의하여 압송된 연료는 연료 유입공(115a)을 통하여 연료 예열 유닛(120)의 내부로 이송된다. 이송되어온 연료는 연료 유동 코어체(123)의 연료 토출공(123e)으로 빠져나와 링 결합체(124)의 외주면과 예열기 커버(121)의 내측 커버(121d) 사이로 흐르게 되고, 이때 냉각수에 의하여 고온으로 가열된 내측 커버(121d)의 내주면과 열교환하여 가열된다. 이렇게 예열된 연료는 연료 배출공(115c)을 거쳐 연료 유출공(115b)으로 나와 엔진으로 공급된다.

이 과정에서 상기 예열기 커버(121)로 공급되는 뜨거운 냉각수는 차가운 연료와의 열교환으로 인하여 냉각된 후 냉각수 유출공(122b)으로 배출되어 냉각수 순환라인으로 되돌아가게 된다.

또한, 상기 하부 구조체(110) 역시 내부를 흐르는 차가운 연료에 의하여 그 온도가 하강하고, 또한 겨울철 실외에 설치되는 관계상 그 온도가 저온이므로 이러한 하부 구조체(110)로 유출입하는 오일 역시 하부 구조체(110)와의 열교환으로온도가 어느 정도 냉각되는 효과가 있다.

본 발명에서 전술한 하부 구조체(110), 연료 예열 유닛(120) 및 오일 필터 유닛(130)의 주요 구성요소들은 필터체(133)와 같은 일부 구성을 제외하고는 열전도율이 우수한 알루미늄으로 제작하는 것이 열효율면에서 바람직하며, 또한 경량화에도 유리하다.

본 발명은 자동차의 엔진오일과 연료를 효과적으로 여과 및 정화처리함과 동시에 자동차의 연료를 미리 예열하고 아울러 엔진 냉각수를 방열하기 위한 것으로서, 특히 대형 트럭이나 특장차의 운전석과 적재함 사이의 차체에 손쉽게 장착하여 사용 가능하다. 본 발명에 의하면 직접적으로 엔진오일의 수명이 향상되고, 그에 따라 엔진 부품의 수명이 향상되고, 작동이 원활해지며, 연비가 향상되는 효과가 있다.

특히 대형 디젤 차량의 경우 도로에서 운행되는 차량 중 가장 많은 연료의 소모로 연간 수천킬로그램의 탄소를 배출하고 있으며, 엔진오일 역시 연간 수백리터의 폐유를 발생시키는 현실이다. 이러한 현실에서 본 발명을 적용하는 경우 엔진오일과 연료의 정화로 인하여 연소환경이 개선되고, 엔진오일의 폐유 발생률을 줄일 수 있으며, 연료의 개선으로 저탄소 환경에 이바지할 수 있게 된다. 따라서, 점점 강화되어가는 디젤차의 배기가스 규제에도 적절하게 대처할 수 있게 될 것이다.

본 발명은 특히 주행환경이 혹독하고 주행거리가 긴 트럭과 같은 디젤 자동차에 장착하는 경우 그 활용도나 성능 만족감이 매우 높게 나타난다.

100: 엔진오일 정화 및 연료 예열 어셈블리
110: 하부 구조체 111: 본체
111a: 볼트 체결공 112: 필터 커버 체결단
113: 예열기 커버 체결단 114a,114b: 오일 유입·유출공
114c: 오일 배출공 115a,115b: 연료 유입·유출공
115c: 연료 배출공 116a: 필터 코어체 지지단
116b: 필터 결합 스크류 116c: 오일 토출공
117a: 돌출단 117b: 암나사부
120: 연료 예열 유닛 121: 예열기 커버
121a: 돌기부 121b: 씰링
121c: 외측 커버 121d: 내측 커버
121e: 냉각수 방열 공간부 122a,122b: 냉각수 유입·유출공
123: 연료 유동 코어체 123a: 몸체부
123b: 헤드부 123c: 나사 체결부
123d: 연료 이송관 123e: 연료 토출공
124: 링 결합체 124a~124c: 제1 내지 제3링
125a,125b: 제1 및 제2격판 126: 베이스 링
130: 오일 필터 유닛 131: 필터 커버
131a: 돌기부 131b: 씰링
132: 필터 코어체 132a,132b: 상·하단 날개부
132c: 기둥부 132d: 오일 통과공
132e: 결합공 132f: 암나사부
132g: 중공부 133: 필터체

Claims (6)

1. 자동차의 차체 외부에 부착하여 자동차의 엔진오일과 연료를 정화함과 동시에 연료를 예열하기 위한 것으로서,
   판상의 금속재로 이루어지며, 상면에는 외주면에 나사산이 형성되는 예열기 커버 체결단 및 필터 커버 체결단이 각각 형성되고, 측면에는 오일 유입공, 오일 유출공, 연료 유입공 및 연료 유출공이 각각 형성되는 하부 구조체;
   하단부가 상기 하부 구조체에 결합하며 내부에 상기 연료 유입공과 연통하는 연료 이송관로가 형성되고, 상단부에 상기 연료 이송관로에 연결되는 연료 토출공이 적어도 하나 이상 형성되는 연료 유동 코어체와, 상기 연료 유동 코어체의 외부를 덮는 것으로서 서로 직경이 다른 내측 커버와 외측 커버가 결합체를 이루어 상기 내·외측 커버 사이에 냉각수 방열 공간부를 형성하고, 상기 외측 커버의 상면에는 냉각수 유입공과 냉각수 유출공이 형성되며, 하단부가 상기 예열기 커버 체결단에 결합하는 예열기 커버로 이루어지는 연료 예열 유닛; 및
   내부에 상기 오일 유입공과 연통하는 중공부를 가지는 기둥부의 외주면에 다수의 오일 통과공이 관통 형성되며 하단부가 상기 하부 구조체에 결합하는 필터 코어체와, 상기 필터 코어체의 외주면에 장착되는 필터체와, 상기 필터 코어체와 필터체의 외부를 덮는 것으로서 하단부가 상기 필터 커버 체결단에 결합하는 필터 커버로 이루어지는 오일 필터 유닛
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연료 유동 코어체의 몸체부 외주면에는 다수의 링과 격판을 적층하여 구성한 링 결합체가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연료 유동 코어체의 몸체부 하단에는 외주면에 수나사가 형성되는 나사 체결부가 형성되고, 상기 예열기 커버 체결단의 내측 중앙의 하부 구조체 상에는 내주면에 암나사가 형성되는 돌출단이 형성되어, 상기 나사 체결부가 상기 돌출단에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,
   상기 필터 코어체 기둥부의 상하단에는 각각 원판 형상의 상단 날개부와 하단 날개부가 돌출 형성되고, 상기 하단 날개부의 중앙부에는 상기 중공부와 연통하도록 개방되고 내주면에 나사산이 형성되는 결합공이 관통 형성되며,
   상기 필터 커버 체결단의 내측 중앙의 하부 구조체 상에는 내부에 오일 토출공이 관통 형성되는 필터 결합 스크류가 형성되어,
   상기 결합공과 상기 필터 결합 스크류가 서로 나사 체결되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 예열기 커버 체결단과 필터 커버 체결단의 외주면 상에는 각각 씰링이 장착되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 필터체는 연사 직물을 상기 필터 코어체의 기둥부 외주면에 수회 권회 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진오일과 연료 정화 및 연료 예열 어셈블리.

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