KR101077849B1 - 친환경 연료 활성화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료와 물의 응집력을 완화시킨 후 미세 미립자로 분쇄하여 산소와의 혼합이 원활해지도록 하며 연료비를 절감하면서 연소효율이 향상되도록 한 친환경 연료 활성화 장치에 관한 것으로,

상세하게는 제1 정량펌프(201)에 결합된 물공급관(200)과 제2 정량펌프(301)에 결합된 연료공급관(300)을 공급관(I)에 연결하고,

제1 케이스(10)와 제2 케이스(20) 및 제1, 2 케이스(10,20)를 연결하는 연결구(30)로 구성하되,

상기 제1 회전분쇄구(40), 가속구(50,50'), 제2 회전분쇄구(60)는 제1 케이스(10)의 내부에 설치하며,

상기 제1 회전분쇄관(70), 제1 비회전분쇄관(80), 제2 회전분쇄관(90), 제2 비회전분쇄관(100), 제3 회전분쇄관(110), 제3 비회전분쇄관(120)은 제2 케이스(20)의 내부에 설치하여 구성함으로써 연료와 물이 동시에 공급되면서 물이 분해된 산소와 수소가 연소를 활성화하므로 연료비의 절감과 함께 연소효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.

응집력, 와해수단, 가속구, 회전분쇄관, 비회전분쇄관

Description

친환경 연료 활성화 장치{Environmental consideration fuel activation system}

본 발명은 친환경 연료 활성화 장치에 관한 것으로, 특히 연료와 물의 응집력을 완화시킨 후 미세 미립자로 분쇄하여 연료와 산소의 혼합이 원활해지도록 하며 연료비를 절감하면서 연소효율이 향상되도록 한 친환경 연료 활성화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연료유 등의 유체가 전처리 과정을 거친 후 그 물리적 성질이 개선된 상태에서 압축과 점화에 의한 폭발이 이루어지도록 하는 유류 전처리를 수행하게 되면 연소효율이 향상되어 연비가 높아짐은 물론 불완전연소에 의한 대기의 오염도 현저히 줄일 수 있게 된다.

이와 같은, 종래 연료 절감장치의 전형적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 일측에 연료유입구(1a)가 형성되고 중공부(1b)를 갖는 제1 케이스(1)와,

일측에 연료토출구(2a)가 형성되고 중공부(2b)를 갖는 제2 케이스(2)와,

상기 제1 케이스(1)와 제2케이스(2)를 연결하고 중앙에 분사공(3a)이 형성된 연결구(3)와,

상기 제1 케이스(1)의 연료유입구(1a)에 인접 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈(4a)이 형성된 제1 회전분쇄구(4)와,

이 제1 회전분쇄구(4)에 밀착 배치되고 중앙에 분사공(5a)이 형성된 가속구(5)와,

이 가속구(5)에 밀착 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈(6a)이 형성된 제2 회전분쇄구(6)와,

상기 제2케이스(2)의 중공부(2b)에 배치되고 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(7a,8a,9a)가 형성된 회전분쇄관(7,8,9) 및 이 회전분쇄관(7,8,9)의 외주면을 씌울 수 있게 관통되고 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(7'a,8'a,9'a)가 형성된 비회전분쇄관(7',8',9')을 각각 3개로 구성하였다.

상기와 같은, 종래의 연료 절감장치는 제1케이스(1)의 연료유입구(1a)로 연료가 유입되어 제1 회전분쇄구(4)의 오목홈부를 거쳐 나선홈(4a)을 따라 유동되다가 이 제1 회전분쇄구(4)의 오목홈에서 와류와 충돌을 일으킨 후 가속되어 다시 나선홈(4a)을 따라 유동된다.

이때, 연료가 나선홈(4a)을 따라 유동되는 과정에서 제1 회전분쇄구(4)는 축회전을 하게 되고 이러한 축회전에 의해 연료가 미세하게 분쇄되는 것이다.

그리고, 상기 제1회전분쇄구(4)를 통과한 연료는 가속구(5)의 분사공(5a)을 통해 제2 회전분쇄구(6)로 가속 분사되고 연료는 계속해서 나선홈(6a)을 따라 유동하게 되며, 여기서도 오목홈에서 와류와 충돌을 일으킨 후 가속되어 다시 나선 홈(6a)을 따라 유동되다가 오목홈부를 통해 연결구(3)의 분사공(3a)으로 안내된다.

이렇게, 연결구(3)의 분사공(3a)에 도달한 연료는 다시 이 분사공(3a)을 통해 제2 케이스(2)의 중공부(2b)로 분사가 시작되어 이 중공부(2b)에 배치되어 있는 회전분쇄관(7)의 분산돌부와 부딪히면서 사방으로 분산된다.

그리고 겹겹이 겹층되어 있는 회전분쇄관(7,8,9)과 비회전분쇄관(7',8',9')을 통과하게 되는데, 여기서 연료는 상기 회전분쇄관(7,8,9)의 나선회전돌기(7a,8a,9a)기를 따라 유동되면서 이 회전분쇄관(7,8,9)을 축회전시키는 한편, 상기 비회전분쇄관(7',8',9')의 직선회전돌기(7'a,8'a,9'a)를 거치면서 상방으로 밀어내게 된다. 여기서, 상기 회전분쇄관(7,8,9)의 축회전과 비회전분쇄관(7',8',9')의 직선회전돌기(7'a,8'a,9'a)와의 충돌에 의해서 연료는 재차 분쇄된 후 이들의 연료통공을 통해 제2 케이스(2)의 연료토출구(2a)로 토출되어 미세립자로 분쇄된 연료를 엔진에 공급하게 되는 것이다.

그리고, 연료토출구(2a)로 토출되는 연료의 소모량에 따라 압력변화가 발생하게 되는데, 이 압력변화에 따라 예를 들어, 연료 소모량이 감소되어 연료토출구(2a) 측의 압력이 높아지면 겹층되어 있는 회전분쇄관(7,8,9)과 비회전분쇄관(7',8',9')이 연결구(3)쪽으로 밀려나면서 이 연결구(3)의 분사공(3a)을 밀폐시켜 연료유입을 차단시키고, 다시 연료토출구(2a) 측의 압력이 낮아지면 연료의 분사압에 의해 밀려나면서 연결구(3)의 분사공(3a)을 개방시켜 연료공급을 재개한다.

따라서, 연료를 미세입자 상태로 분쇄시켜 산소와의 충분한 혼합이 이루어지도록 함으로써 연료의 완전연소가 이루어지게 되고 이에 따라 연소효율이 향상되도 록 하는 등의 효과를 얻는다.

그러나, 상기와 같은 종래의 연료 절감장치는 제 1케이스의 연료유입구와 제2 케이스의 연료토출구를 연료탱크 측에 연결되어진 연료공급호스 및 엔진측으로 연결된 연료배출호스에 각각 연결할 때 연료유입구 및 연료토출구를 연료공급,배출호스의 내부로 삽입 후 클램프를 이용하여 조임 결합하는 방식으로 결합방식이 불편한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 연료 절감장치는 제1 케이스 및 제2 케이스의 내부공간이 직교로 형성되어 연료의 고속 유동시 직교부분에서 충돌 및 와류의 현상이 발생되어 흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 지속적인 충돌에 의한 마모나 파손현상이 발생되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 연료 절감장치는 제1 ,2 회전분쇄구는 제1 케이스의 내부에서 유동되는 연료에 의해 고속으로 회전하게 되는데 지속적인 회전현상으로 제1 케이스의 내측 벽면을 마모시키는 현상이 발생되고, 마모 현상으로 인하여 제1, 2 회전분쇄구는 제1 케이스의 내측 벽면 사이에 공간이 발생하게 되면 제1, 2 회전분쇄구를 회전시키지 않는 상태로 직진하는 연료의 양이 증가되어 분쇄효율이 감소되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 연료 절감장치는 연료 공급장치(연료탱크)로부터 제1 케이스로 공급되는 연료는 응집력이 크게 작용되어 제1, 2 회전분쇄구에서 응집력을 와해시키며 분쇄시키기 위해서는 분쇄효율이 급격히 감소되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래의 연료 절감장치는 가속구의 전단측(연로가 유입되는 방향)에 액체 상태의 연료는 상부 방향측으로, 기체 상태의 연료는 하부 방향측으로 연료의 응축, 퇴적물질, 부유물질 등이 체류됨에 따라 차압이 작게 되어 연료의 유동률이 현저하게 감소되는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 연료공급 및 배출호스와의 연결방식이 견고하면서도 간단하고, 연료의 응집력을 미리 와해시켜 분쇄력을 향상시키며, 영하권의 기온에서도 연료가 결빙되지 않도록 하고, 연료의 고속 유동시 충돌현상이나 와류현상의 발생을 억제하는 동시에 연료의 종류에 따라 발생될 수 있는 차압의 저하현상을 방지하여 연료의 유동률이 감소되지 않도록 하고, 연료의 과도한 소비율을 감소시켜 연료의 절감기능과 대기오염 물질의 배출을 최소화한 친환경적으로 개선된 연료 활성화 장치가 절실히 요구되는 실정이다.

더구나 연료 절감장치를 통하여 공급(분사)된 연료입자의 체적이 미세할수록 공기와 접촉면적이 커지고 연소시간이 짧아지는 등 양호하게 되지만, 별도로 공급되는 공기의 양에 의해서는 100%의 완전연소가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

그러므로 연료와 함께 소량의 물을 공급하여 같이 연소시키는 유화연료가 제안되어 사용되고 있으며, 이의 유화연료 연소시스템은 여러 타입이 있으나, 보통 액체연료탱크, 물탱크, 액체연료와 물을 각각 공급받아 유화연료를 제조하는 연소보조장치와, 유화연료가 보관되는 저장탱크 및 유화연료를 공급받아 연소시키는 보일러로 구성되고,

상기 연소보조장치는 유화챔버가 형성된 케이싱 및 유화챔버에서 액체연료와 물을 휘젓는 방식으로 혼합하여 유화시키는 임펠러로 구성하였다.

그러므로 임펠러를 작동시키고 액체연료탱크의 액체연료와 물탱크의 물을 케이싱으로 수송하면, 액체연료와 물은 유화챔버를 통과하는 과정에서 임펠러의 작용으로 유화되어 유화연료가 되고, 이후 저장탱크에 보관되었다가 연소실로 공급되어 연소가 된다.

그러나 설명한 바와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

유화연료는 제조환경 등 제조할 당시의 조건에 따라 액체연료에 대한 물의 첨가비율 등 그 유화상태가 다 다를 수밖에 없고, 따라서 보일러에서의 연소상태도 다 다르게 나타날 수밖에 없다. 이때 연소상태가 최적화되도록 가장 보편적으로 취하는 조치로는 연소상태가 불량할 때 유화연료가 공기와 접촉할 수 있는 기회가 많아지도록 공기 공급량을 증대시키는 방법이 있다.

하지만 이러한 조치가 연소상태를 양호하게 하는 것에서는 어느 정도 효과를 거둘 수 있겠으나, 그 효과의 정도가 기대치를 충족할만한 수준이 아닌 데다 그 방법 자체도 근본적인 대책이 될 수는 없었다.

유화연료를 제조할 때 액체연료와 물을 단순히 임펠러에 의존, 휘저음으로써 혼합하는 방식에 의하여 유화시키기 때문에 유화연료가 제조되기까지 상당한 시간이 소요되었고, 이 때문에 유화연료 제조작업을 연속하여 진행할 수가 없었으며, 아울러 유화연료를 보일러로 즉각적으로 공급할 수가 없었다.

또한 제조된 유화연료의 유화상태가 매우 불안정하여 유화상태를 안정시키기 위한 유화제(계면활성제 따위)의 사용이 요구되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 물과 연료가 서로 응집해져 있는 응집력을 와해시켜 분쇄능력이 향상되도록 하는 친환경 연료 활성화 장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 연료관과의 결합방식을 간단한 원터치 방식이나 유니온 결합방식을 이용하여 설치가 용이하도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 연료가 유동되며 접촉되는 부분을 완만하게 경사지도록 하여 와류현상이 발생되지 않도록 하여 유동성이 저하되는 것을 방지되도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 물공급관에 결합된 제1 정량펌프와 연료공급관에 결합된 제2 정량펌프에 의하여 물과 연료를 일정한 비율로 혼합한 유화연료를 공급하도록 하되,

공급관에 연결되는 연료유입구가 형성되고 중공부를 가지며 유화연료의 응집력 와해수단이 설치된 제1 케이스와,

배출관에 연결되는 연료토출구가 형성되고 중공부를 갖는 제2 케이스와,

상기 제1 케이스, 제2 케이스를 연결하고 중앙에 분사공이 형성된 연결구와,

상기 제1 케이스의 연료유입구에 인접 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈이 형성된 제1 회전분쇄구와,

상기 제1 회전분쇄구에 밀착 배치되고 중앙에 분사공이 형성된 가속구와,

상기 가속구에 밀착 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈의 반대방향으로 나선홈이 형성된 제2 회전분쇄구와,

상기 연결구의 분사공을 개/폐하며 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기가 형성된 제1 회전분쇄관과,

상기 제2 케이스의 중공부에 제1 회전분쇄관을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기가 형성된 제1 비회전분쇄관과,

상기 제1 비회전분쇄관을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기가 형성된 제2 회전분쇄관과,

상기 제2 회전분쇄관을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기가 형성된 제2 비회전분쇄관과,

상기 제2 비회전분쇄관을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기가 형성된 제3 회전분쇄관과,

상기 제3 회전분쇄관을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기가 형성된 제3 비회전분쇄관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 본 발명은

물과 연료가 서로 응집해져 있는 응집력을 와해시켜 분쇄능력이 향상되도록 하면서 유화연료와 산소의 혼합에 의한 연소 효율이 향상되도록 하는 친환경 연료 활성화 장치를 제공하는 효과가 있다.

그리고, 연료관과의 결합방식을 간단한 원터치 방식이나 유니온 결합방식을 이용하여 설치가 용이하도록 하는 효과가 있다.

아울러, 연료가 유동되며 접촉되는 부분을 완만하게 경사지도록 하여 와류현상이 발생되지 않도록 하여 유동성이 저하되는 것을 방지되도록 하는 효과가 있다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 친환경 연료 활성화 장치는 제1 케이스(10)와 제2케이스(20) 및 제1, 2 케이스(10,20)를 연결하는 연결구(30)로 구성하되,

상기 제1 회전분쇄구(40), 가속구(50,50'), 제2 회전분쇄구(60)는 제1 케이스(10)의 내부에 설치하며,

상기 제1 회전분쇄관(70), 제1 비회전분쇄관(80), 제2 회전분쇄관(90), 제2 비회전분쇄관(100), 제3 회전분쇄관(110), 제3 비회전분쇄관(120)은 제2 케이스(20)의 내부에 설치되는 것으로 연료 활성화 장치가 구성된다.

상기 제1 케이스(10)는 공급관(I)에 연결되는 연료유입구(11)가 형성되고 중공부(12)를 가지며 연료의 응집력 와해수단(13,14,15,16)이 설치되어 구성된다.

상기의 공급관(I)에는 물공급관(200)에 결합된 제1 정량펌프(201)와 연료공급관(300)에 결합된 제2 정량펌프(301)에 의하여 물과 연료를 20∼30중량%와 70∼80중량%의 일정한 비율로 혼합한 유화연료로 공급하도록 구성한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 응집력 와해수단(13)은 공급관(I)으로부터 공급되는 유화연료를 여러 개가 연속적으로 배열된 자석(13a)의 중앙으로 통과시켜 자기력에 의해 유화연료의 응집력이 와해되도록 구성된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 응집력 와해수단(14)은 공급관(I)으로부터 공급되는 유화연료를 스파이럴 노즐(14a)을 이용하여 고속 회전, 분사시켜 유화연료의 응집력이 와해되도록 구성된다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 응집력 와해수단(15)은 여러 개가 연속적으로 배열된 자석(15a)의 중앙을 통과한 유화연료를 스파이럴 노즐(15b)로 재분사시켜 자석(15a)의 자기력과 스파이럴 노즐(15b)의 회전 분사력에 의해 유화연료의 응집력이 와해되도록 구성된다.

이때, 스파이럴 노즐(15b)은 달팽이관 형상으로 유화연료를 회전시키는 동시에 고속으로 분사시켜 유화연료의 유동 능력의 향상과 응집력을 와해시키는 것이다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 응집력 와해수단(16)은 공급관(I)으로부터 공급되는 유화연료를 다공성 볼(16a)에 통과시킬 때 충돌력에 의해 유화연료의 응집력이 와해되도록 구성된다.

여기서, 다공성 볼(16a)은 볼 자체에 수많은 홀이 형성되어 유화연료가 홀로 유입되어 여러 방향으로 배출되는 작용으로 다공성 볼(16a)은 활발한 활동을 하면서 유화연료에 충돌하는 것이다.

상기 제2 케이스(20)는 배출관(O)에 연결되는 연료토출구(21)가 형성되고 중 공부(22)가 형성되어 구성된다.

상기 제1 케이스(10)의 연료유입구(11)와 공급관(I), 제2 케이스(20)의 연료유입구(21)와 배출관(O)의 연결방식는 원터치 방식, 유니온 방식 중 하나로 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 원터치 방식은 공급관(I)과 배출관(O)에 제1, 2 케이스(10,20)의 연료유입구(11)나 연료토출구(21)가 삽입되어 걸림되는 스토퍼(IO1)를 지지하는 고정유닛(IO2)을 따라 스토퍼(IO1)의 걸림 해제시키는 가동구(IO3)가 설치된 커플링(IO4)이 결합된다.

즉, 연료유입구(11)나 연료토출구(21)를 커플링(IO4)의 가동구(IO3) 내부로 삽입하게 되면 연료유입구(11)나 연료토출구(21)의 돌출 끝단이 스토퍼(IO1)를 사방으로 팽창시키며 진행한 후 스토퍼(IO1)가 연료유입구(11)나 연료토출구(21)의 돌출 끝단을 지지하여 이탈되지 않도록 연결하는 상태가 된다.

반면, 연결을 해제할 경우에는 가동구(IO3)를 누르게 되면 스토퍼(IO1)가 사방으로 팽창되면서 연료유입구(11)나 연료토출구(21)의 돌출 끝단을 벗어나게 되어 이탈가능하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 유니온 방식은 공급관(I)과 배출관(O)에 아답터(IO5)를 연결하고 연료유입구(11)나 연료토출구(21)에는 아답터(IO5)에 연결된 너트(IO6)가 자유 이동가능하도록 결합되어 공급관(I), 배출관(O)과 연료유입구(11), 연료토출구(21)의 끝단을 연통되게 접촉시킨 다음 너트(IO6)를 이용하여 아답터(IO5)에 결합하면 결합이 완성된다.

반대로, 해체시에는 너트(IO6)를 아답터(IO5)에서 간단히 풀어서 해체하게 된다.

아울러, 상기 제1, 2 케이스(10,20)의 중공부(12,22)는 유화연료가 직접적으로 접촉하는 직교부분을 경사지도록 형성하여 유화연료의 와류현상을 방지하여 유화연료의 유동성의 저하, 파손이 발생되지 않도록 구성된다.

즉, 유화연료가 유동할 때 제1, 2 케이스(10,20)의 직각 부분을 경사지게 형성하여 유화연료의 유동 속도에 따른 저항력의 감소, 직교부분에서 와류가 발생되어 흐름을 방해하는 것을 방지, 지속적인 와류 및 직교되어진 끝단 부분에 접촉으로 인한 제1, 2 케이스(10,20)의 파손을 방지하도록 구성된 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가속구(50)는 원통 형상으로 분사공(51)을 기준으로 외곽으로 진행할수록 높아지도록 형성된 것이다.

상기 가속구(50')는 제1 케이스(10)에 탈/장착되며 중앙에 분사공(51')이 형성된 가속구단(52')을 기준으로 제1 회전분쇄구(40), 제2 회전분쇄구(60)가 서로 반대측으로 삽입되도록 구성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가속구(50')는 제1 케이스(10)에서 탈/장착되는 것으로 본 발명에서는 나선결합방식을 이용하여 탈/장착되는 것이고, 가속구(50')가 탈/장착되기 위해서는 제1 케이스(10)의 중공부(12)의 내주면에 암나사선을 형성하여 사용될 수 있도록 구성가능할 것이다.

이러한, 가속구(50')는 제1 회전분쇄구(40), 제2 회전분쇄구(60)의 기계적강도가 약한 재질로 제작되어 유화연료의 분사에 의해 고속으로 회전되는 제1 회전분 쇄구(40), 제2 회전분쇄구(60)의 회전력에 의해 마모가 발생되게 되면 간단히 교체 수리 할 수 있도록 구성된 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가속구(50,50')는 상부에 벤트(Vent)홀(52,53')을 형성하여 유체의 유화연료가 공급되는 전단측에 유화연료의 응축, 퇴적 물질, 부유물질 등이 체류되어 차압이 작게 발생되는 것을 방지하도록 구성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 가속구(50,50')의 분사공(51,51') 엣지(Edge) 각도는 30~45°의 범위로 형성되어 와류현상이 발생되지 않도록 구성되다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 회전분쇄구(60)는 가속구(50)에 밀착 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈(41)의 반대방향으로 나선홈(61)이 형성되어 구성된다.

즉, 제2 회전분쇄구(60)와 제1 회전분쇄구(40)는 나선홈(61,41)의 방향이 반대로 형성되어 있어 유화연료의 유동력에 의해 서로 반대로 회전하면서 유화연료를 회전 분쇄, 비산하게 된다.

상기 제1 회전분쇄관(70)은 연결구(30)의 분사공(31)을 개/폐하며 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(71)가 형성되며, 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(72)이 형성되어 구성된다.

이때, 제1 회전분쇄관(70)은 제1 케이스(10)의 내부에 설치된 제1 회전분쇄구(40), 제2 회전분쇄구(60)의 회전에 의해 분쇄된 유화연료가 연결구(30)의 분사공(31)을 통해 분출되는 분출력으로 분사공(70)을 개방하고 유화연료의 분출력이 사라지면 폐쇄하게 되는 것이다.

상기 제1 비회전분쇄관(80)은 제2 케이스(20)의 중공부(22)에 제1 회전분쇄관(70)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(81)가 형성되며, 제1 회전분쇄관(70)의 연료유입공(72)과 연통되도록 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(82)이 형성되어 구성된다.

상기 제2 회전분쇄관(90)은 제1 비회전분쇄관(80)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(91)가 형성되며, 제1 회전분쇄관(70)의 연료유입공(72)과 제1 비회전분쇄관(80)의 연료유입공(82)에 연통되도록 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(92)이 형성되어 구성된다.

상기 제2 비회전분쇄관(100)은 제2 회전분쇄관(90)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(101)가 형성되며, 제1 회전분쇄관(70)의 연료유입공(72)과 제1 비회전분쇄관(80)의 연료유입공(82), 제2 회전분쇄관(90)의 연료유입공(92)에 연통되도록 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(102)이 형성되어 구성된다.

상기 제3 회전분쇄관(110)은 제2 비회전분쇄관(100)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(111)가 형성되며, 제1 회전분쇄관(70)의 연료유입공(72)과 제1 비회전분쇄관(80)의 연료유입공(82), 제2 전분쇄관(90)의 연료유입공(92), 제2 비회전분쇄관(100)의 연료유입공(102)에 연통되도록 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(112)이 형성되어 구성된다.

상기 제3 비회전분쇄관(120)은 제3 회전분쇄관(110)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(121)가 형성되며, 제1 회전분쇄관(70)의 연 료유입공(72)과 제1 비회전분쇄관(80)의 연료유입공(82), 제2 회전분쇄관(90)의 연료유입공(92), 제2 비회전분쇄관(100)의 연료유입공(102), 제3 회전분쇄관(110)의 연료유입공(112)에 연통되도록 상부에는 유화연료가 유입되는 연료유입공(122)이 형성되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 연료 활성화 장치는 버너와 같은 연소장치를 사용하는 보일러에 적용가능한 것으로, 이러한 여러 연소장치와 연료공급장치의 사이에 설치된다.

물공급관(200)에 결합된 제1 정량펌프(201)와 연료공급관(300)에 결합된 제2 정량펌프(301)에 의하여 물과 연료를 20∼30중량%와 70∼80중량%의 일정한 비율로 혼합한 유화연료를 공급관(I)에 공급함으로써 제1 케이스(10)의 연료유입구(11)로 공급되도록 한다.

제1 케이스(10)의 내부에는 제1 회전분쇄구(40), 가속구(50), 제2 회전분쇄구(60)를 순차적으로 삽입 설치하는데, 제1, 2 회전분쇄구(40,60)의 나선홈(41,61)의 방향은 서로 반대가 되도록 설치한다.

아울러, 가속구(50')를 설치할 경우에는 가속구단(52')을 기준으로 연료유입구(11)의 측으로는 제1 회전분쇄구(40)를 삽입 설치하고, 반대측으로는 제2 회전분쇄구(60)를 설치하는데, 제1, 2 회전분쇄구(40,60)의 나선홈(41,61)의 방향은 서로 반대가 되도록 설치한다.

다음으로, 제1 케이스(10)에 연결구(30)를 결합한 후, 제1 회전분쇄관(70)이 정중앙에 위치되는 기준으로 제1 비회전분쇄관(80), 제2 회전분쇄관(90), 제2 비회전분쇄관(100), 제3 회전분쇄관(110), 제3 비회전분쇄관(120)의 순으로 감싸도록 결합하여 제2 케이스(20)의 내부에 설치하는데, 이때 제1 회전분쇄관(70)이 연결구(30)의 분사공(31)을 개/폐할 수 있는 방향으로 설치하여 연결구(30)와 제2 케이스(20)를 결합하여 연료 활성화 장치의 조립을 완료한다.

이러한, 연료 활성화 장치는 제1 케이스(10)의 연료유입구(11)는 연료 탱크 및 연료 공급장치측에 연결되어진 공급관(I)에 연결되며, 제2 케이스(20)는 엔진 측으로 연결되는 배출관(O)에 연결한다.

이때, 원터치 방식이나 유니온 방식을 이용하여 간단하면서 빠른 시간내에 설치가 가능한 이점이 있다.

그리고, 바이패스 연결관(130)는 사용자의 필요 여건 및 엔진 출력이 급격하게 변화하는 엔진을 사용할 경우에 연료 활성화 장치를 이용한 미립화된 연료의 부족현상을 방지하기 위하여 설치한다.

여기서, 바이패스 연결관(130)은 공급관(I)과 배출관(O)을 니플이나 유니온 방식으로 직접적으로 연결하게 되어 설치와 해체가 간단하고, 체크밸브(130a)가 형성되어 있어 작동 여부를 간편하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

이렇게, 설치가 완료된 연료 활성화 장치는 연료 공급 장치로부터 유화연료가 공급되게 되면 제1 케이스(10)의 유화연료의 응집력 와해수단(13,14,15,16)에 의해 응집력이 와해되어 분해되어진 상태로 공급되게 된다.

여기서, 응집력 와해 수단(13,14,15,16)이 여러 방식으로 구현될 수 있어 유 화연료의 상태에 따라 선택적으로 적용가능하여 사용상의 범용성이 증대되는 이점이 있다.

이후, 응집력이 와해된 유화연료가 제1 케이스(10)의 내부로 유입되면 제1 회전분쇄구(40)가 고속으로 회전되면서 유화연료를 분쇄하는 동시에 분쇄되는 유화연료는 가속구(50,50')의 분사공(51,51')을 통해 이동하여 제2 회전분쇄구(60)를 반대방향으로 역회전시켜 더 큰힘으로 분쇄를 유도하게 된다.

이때, 유화연료가 휘발유, 경유, 등유, 벙커씨유 등과 같은 액체상태의 연료와 물의 혼합물이므로 벤트홀(52,53')에 의해 차압이 작게 발생되어 가속구(50)의 연료가 진입하는 전단면과, 가속구(50') 가속구단(52')의 유화연료가 진입하는 전단면에 응축되는 현상을 방지하게 되어 원활한 유화연료의 흐름이 보장되게 되는 장점이 있다.

한편, 유화연료가 LPG나 LNG 등과 같은 기체상태의 유화연료일 경우에는 드레인홀(53,54')에 의해 차압이 작게 발생되어 가속구(50)의 유화연료가 진입하는 전단면과, 가속구(50') 가속구단(52')의 유화연료가 진입하는 전단면에 가스가 응축되는 현상을 방지하게 되어 원활한 유화연료의 흐름이 보장되게 되는 이점이 있다.

이렇게, 제2 회전분쇄구(60)를 통과하여 고속 회전 분쇄된 유화연료는 연결구(30)의 분사공(31)을 통해 제2 케이스(20)의 내부로 빠르게 유동하게 된다.

그리고, 미립화된 유화연료는 분사공(31)을 통과하여 제2 케이스(20)의 내부로 유입되는데 이때, 제1 회전분쇄관(70)은 유화연료의 분사력에 의해 분사공(31) 을 완전히 개방하는 상태가 되는 동시에 유화연료는 제1 회전분쇄관(70)의 나선회전돌기(71)을 따라 유동하여 제1 회전분쇄관(70)은 회전되고, 제1 비회전분쇄관(80)은 직선회전돌기(81)를 따라 유동하여 제1 비회전분쇄관(80)은 비회전되며, 제2 회전분쇄관(90)은 나선회전돌기(91)를 따라 유동하여 제2 회전분쇄관(90)은 회전되며, 제2 비회전분쇄관(100)은 직선회전돌기(101)를 따라 유동하여 제2 비회전분쇄관(100)은 비회전되며, 제3 회전분쇄관(110)은 나선회전돌기(111)를 따라 유동하여 제3 회전분쇄관(110)은 회전되며, 제3 비회전분쇄관(120)은 직선회전돌기(121)를 따라 유동하여 제3 비회전분쇄관(120)은 비회전되는 상태를 순차적으로 통과하는 유화연료는 회전작용과 분쇄작용을 교대로 거치면서 더욱 미립화 작용과 유화연료내에 용존산소량이 증가되게 된다.

이렇게, 미립화된 유화연료는 제1 회전분쇄관(70), 제1 비회전분쇄관(80), 제2 회전분쇄관(90), 제2 비횐전분쇄관(100), 제3 회전분쇄관(110), 제3 비회전분쇄관(120)의 연료유입공(72,82,92,102,112,122)을 무질서하게 통과하면서 제2 케이스(20)의 연료토출구(21)를 통해 배출관(O)을 거쳐 유화연료가 보일러의 연소장치로 공급되는 과정에서 유화연료의 분산 및 걸름, 충돌 및 와류, 1차 소용돌이, 충돌 및 역 와류, 2차 소용돌이, 충돌, 3차 소용돌이, 분산의 기능이 반복적으로 수행되도록 함으로써 연료의 운동에너지를 극대화하고 산소와의 충분한 혼합이 이루어지면서 연소시 완전연소가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

아울러, 제1, 2 케이스(10,20)의 직교부분을 경사지게 형성하여 고속으로 유동하는 유화연료의 유동성이 저하되는 것을 최소화하며, 고속 유동성을 갖는 유화 연료에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 연료 절감장치를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 친환경 연료 활성화 장치를 나타낸 단면도,

도 3a 내지 도 3d는 제1 케이스에 적용되는 연료의 응집력 와해수단들을 나타낸 단면도,

도 4는 제1, 2 케이스와 공급연료관, 배출연료관과 원터치 연결방식을 나타낸 단면도,

도 5는 제1, 2 케이스와 공급연료관, 배출연료관과 유니온 연결방식을 나타낸 단면도,

도 6은 서로 다른 실시 예로서의 가속구에 벤트홀이 형성된 상태를 도시한 사시도 및 절단사시도,

도 7은 다른 실시 예로서의 가속구를 제1 케이스에 적용한 상태의 단면도,

도 8은 도 2의 A 부분의 확대도로서 가속구의 엣지각을 나타낸 개략도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 제1 케이스 13,14,15,16 : 응집력 와해수단

20 : 제2 케이스 30 : 연결구

40 : 제1 회전분쇄구 50.50' : 가속구

60 : 제2 회전분쇄구 70 : 제1 회전분쇄관

80 : 제1 비회전분쇄관 90 : 제2 회전분쇄관

100 : 제2 비회전분쇄관 110 : 제3 회전분쇄관

120 : 제3 비회전분쇄관 130 : 바이패스 연결관

200 : 물공급관 300) : 연료공급관(300)

I : 공급관 O : 배출관

Claims (3)

1. 제1 정량펌프(201)에 결합된 물공급관(200)과 제2 정량펌프(301)에 결합된 연료공급관(300)을 통하여 유화연료를 공급받는 공급관(I)과,

   상기 공급관(I)에 연결되는 연료유입구(11)가 형성되고 중공부(12)를 가지며 연료의 응집력 와해수단(13,14,15,16)이 설치된 제1 케이스(10)와,

   배출연료관(O)에 연결되는 연료토출구(21)가 형성되고 중공부(22)를 갖는 제2 케이스(20)와,

   상기 제1 케이스(10), 제2 케이스(20)를 연결하고 중앙에 분사공(31)이 형성된 연결구(30)와,

   상기 제1 케이스(10)의 연료유입구(11)에 인접 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈(41)이 형성된 제1 회전분쇄구(40)와,

   상기 제1 회전분쇄구(40)에 밀착 배치되고 중앙에 분사공(51)이 형성된 가속구(50,50')와,

   상기 가속구(50)에 밀착 배치되고 외주면에 길이방향을 따라 나선홈(41)의 반대방향으로 나선홈(61)이 형성된 제2 회전분쇄구(60)와,

   상기 연결구(30)의 분사공(31)을 개/폐하며 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(71)가 형성된 제1 회전분쇄관(70)과,

   상기 제2 케이스(20)의 중공부(22)에 제1 회전분쇄관(70)을 감싸며 배치되고 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(81)가 형성된 제1 비회전분쇄관(80)과,

   상기 제1 비회전분쇄관(80)을 감싸며 배치되고 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(91)가 형성된 제2 회전분쇄관(90)과,

   상기 제2 회전분쇄관(90)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(101)가 형성된 제2 비회전분쇄관(100)과,

   상기 제2 비회전분쇄관(100)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 나선회전돌기(111)가 형성된 제3 회전분쇄관(110)과,

   상기 제3 회전분쇄관(110)을 감싸며 배치되고, 외주면에 회전방향을 따라 직선회전돌기(121)가 형성된 제3 비회전분쇄관(120)으로 구성되고;

   상기 제1 케이스(10)의 응집력 와해수단(15)은, 공급연료관(I)으로부터 공급되는 유화연료를 여러 개가 연속적으로 배열된 자석(15a)의 중앙을 통과시킨 후 스파이럴 노즐(15b)로 재분사시켜, 자석(15a)의 자기력과 스파이럴 노즐(15b)의 회전 분사력에 의해 유화연료의 응집력이 와해되도록 구성되며;

   상기 가속구(50')는 제1 케이스(10)에 탈/장착되며 중앙에 분사공(51')이 형성된 가속구단(52')을 기준으로 제1 회전분쇄구(40), 제2 회전분쇄구(60)가 반대측으로 삽입되도록 하고, 상부에 벤트(Vent)홀(52,53')을 형성하여 구성되고;

   상기 제1 케이스(10)의 연료유입구(11) 및 공급관(I)과, 제2 케이스(20)의 연료유입구(21) 및 배출관(O)의 연결방식은 원터치 방식의 결합구조를 갖도록 구성되되, 원터치 방식의 결합구조는 공급관(I) 및 배출관에 결합되는 커플링(I04)과, 커플링(I04)의 내주에 나사결합되는 고정유닛(I02)과, 고정유닛(I02)에 의해 커플링(I04)의 내부에 설치되어 있으며 연료유입구(11) 및 연료토출구(21)의 진입시 그 단부를 지지하는 스토퍼(I01)와, 커플링(I04) 및 연료주입구(11), 연료토출구(21) 사이에 설치되어서 연료주입구(11) 및 연료토출구(21)의 단부를 스토퍼(I01)로부터 해제시키는 가동구(I03)로 이루어지며;

   제1, 2 케이스(10,20)의 중공부(12,22)는, 유화연료가 직접적으로 접촉하는 직교부분을 경사지도록 형성하여서 유화연료의 와류현상을 방지하여 유화연료의 유동성의 저하, 파손이 방지되도록 구성되고;

   가속구(50,50')의 분사공(51,51') 엣지(edge) 각도는 30∼45°의 범위로 형성되어서 와류현상이 방지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 연료 활성화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가속구(50')는,

   분사공(51') 양측에 제1 회전분쇄구(40) 및 제2 회전분쇄구(60)가 내장되도록 원통형상의 수납부가 형성되어 있고, 수납부의 전체 길이는 제1 케이스(10)의 내주면의 깊이와 동일하게 형성되며, 수납부의 외주면 전체에는 제1 케이스(10)의 내주면에 나사결합되도록 수나사가 형성되어서, 가속구(50')가 제1 케이스(10)의 내부에 유동없이 결합되는 것을 특징으로 하는 친환경 연료 활성화장치.
3. 삭제

Images