KR19980086346A - 에멀션연료제조방법과 장치,에멀션연료연소장치 및 에멀션연료 제조공급장치 - Google Patents

Abstract

회전수단은 제 2 부재에 대하여 소정의 두께의 틈새를 가지도록 제 1 부재를 회전시킨다. 물, 등유, 계면활성제 및 에어가 공급수단을 통하여 틈새의 바닥에 공급되면 이들은 이 혼합액에 대하여 제 1 부재를 회전시킴으로써 혼합되므로 이 혼합액은 틈새에서 위로 끌어 올려진다. 혼합액이 제 1 부재의 원통형부분에 도달하면 이 혼합액은 원통형부분에 제공된 복수의 돌출부에 의해서 교반되어서 에멀션연료를 제조한다. 이 에멀션연료는 회전으로 인해 높은 운동에너지를 가진다. 이 에멀션연료는 파이프통로를 통하여 이 운동에너지에 의해서 에멀션연료연소장치로 공급된다.

Description

에멀션연료제조방법과 장치, 에멀션연료연소장치 및 에멀션연료제조공급장치

본 발명은 에멀션연료제조방법, 에멀션연료제조장치, 에멀션연료연소장치 및 에멀션연료제조공급장치에 관한것이며, 보다 구체적으로는 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시킴으로써 물에 오일을 혼합한 에멀션 또는 오일에 물을 혼합한 에멀션을 제조하는 에멀션연료제조방법, 이 에멀션연료제조방법을 현실화한 에멀션연료제조장치, 에멀션연료를 연소하는 에멀션연료연소장치 및 에멀션연료를 제조 및 공급하는 에멀션연료제조공급장치에 관한 것이다.

본 발명의 에멀션연료연소장치는 보일러, 가스터빈, 가정용 난방장치, 농업용 온실보일러 등에 사용될 수 있다.

종래에는, 등유 및 경유와 같은 석유연료의 소모를 감소시키고, 그리고 NO_X,스모크슬래그 및 유사한 방출물을 감소시키기 위하여 석유연료를 물 및 소량의 계면활성제와 혼합시킴으로써 에멀션화된 에멀션연료를 연소시키는 다양한 방법이 제안되었다. 종래에는, 연소성 에멀션연료에서 물의 혼합비율의 사용에 대한 실지의 한계는 잠열이 물에 의해서 흡수되기 때문에 약 1-10중량% 인것이 고려되었으며 이것은 연료의 소비를 증가시켰다.

일본특허 공개공보 제 7-313859 호는 단일 교반조에서 오일 및 물을 교반시킴으로써 약 0.5㎛ 의 오일 입자직경을 가지는 에멀션연료를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법은 단일 교반조가 사용되고 상대적으로 빠른 교반속도가 사용되기 때문에 제조된 에멀션연료가 파괴되는 문제점이 있다. 에멀션연료는 저속으로 교반함으로써 파괴를 피할수 있지만 이런식으로 이 문제점을 해결하면 에멀션연료를 제조하는데 시간이 많이 걸린다.

또한, 일본특허 공개공보 제 55-23812 호는 에어가 200-400℃ 로 가열되고 기화된 에멀션연료가 가열된 에어와 혼합되어 이 혼합액을 연소시키는 에어가열챔버를 포함하는 액체연료연소장치를 개시하고 있다.

그러나, 상기 종래의 기술은 에어가열챔버와 증발부분을 필요로 한다. 그러므로, 연소장치의 구조는 복잡해진다.

일본특허 공개공보 제 7-313859 호는 상기 에멀션연료제조방법은 개시하고 있지만 연료장치에 대하여는 어떠한 것도 개시하고 있지 않다.

게다가, 종래기술에 따르면, 제조된 에멀션연료는 탱크에 일시적으로 저장되어 압축되고, 그리고 압축된 에멀션연료는 연소장치에 공급된다. 저장된 에멀션연료가 상술된 바와같이 압축될 때 이 연료는 발생한 압력에서 격렬한 변화로 인해 파괴된다. 파괴된 에멀션연료는 연소장치에서 연소될 때 불충분한 연소효율을 발생시켜 검댕이 및 검은 연기를 발생시킨다.

교반에 의해서 제조된 에멀션연료는 교반으로 인해 높은 운동에너지를 소유하고 있다. 그러나, 이 운동에너지는 에멀션연료가 탱크에서 정지상태로 저장될 때 손실된다. 그 후, 저장된 에멀션연료는 압축되어 연료장치로 공급되며 이 운동에너지는 사용되지 못한다. 따라서, 에너지효율이 떨어진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하도록 제안되었다. 본 발명의 제 1 목적은 안정화된 에멀션연료를 제조하는 에멀션연료제조방법 및 장치 와 에멀션연료를 연소하는 단순한 구조를 갖는 에멀션연료연소장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2 목적은 에멀션연료를 연소하는 단순한 구조를 갖는 에멀션연료연소장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 3 목적은 제조된 에멀션연료가 연소장치로 공급될 때 압력하에서의 변화를 최소화하고 이에따라 에너지사용효율을 향상시킨 에멀션연료제조공급장치를 제공하는데 있다.

제 1 발명에 따르면, 에멀션연료제조방법은 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시키고 나서 소정의 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 초기상 에멀션을 제조하는 단계, 제조된 초기상 에멀션과 물을 혼합하고 나서 선행 교반속도보다 느린 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 에멀션연료를 제조하는 단계로 이루어져 있다.

제 2 발명에 따르면, 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시키고 나서 소정의 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 초기상 에멀션을 제조하기 위한 제 1 교반조 및 상기 제 1 교반조에서 제조된 초기상 에멀션과 물을 혼합하고 나서 선행 교반속도보다 느린 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 에멀션연료를 제조하기 위한 제 2 교반조를 포함하는 에멀션연료제조장치를 제공된다.

상기 각각의 발명에 따르면, 초기상 에멀션을 제조하기 위한 교반속도가 최종 에멀션연료를 제조하기 위한 교반속도보다 더 빠르기 때문에 초기상 에멀션은 신속하게 제조될 수 있지만 제조된 초기상 에멀션의 일부분은 파괴된다. 이와는 달리, 느린 교반속도가 최종 에멀션연료를 제조하는데 사용되기 때문에 제조된 초기상 에멀션은 파괴되지 않는다. 또한, 파괴된 초기상 에멀션은 느린 교반속도에 의해서 재생되고 새로운 에멀션은 느린 교반속도에 의해서 제조되므로 최종적으로 안정화된 에멀션이 제조된다.

상기 초기상 에멀션을 제조하기 위한 교반속도가 더 빠르기 때문에 제조된 에멀션이 파괴될 우려가 있으므로 석유연료에 대한 물의 혼합비율을 감소시키는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 최종 에멀션을 제조하기 위한 교반속도는 더 느리므로 제조된 에멀션이 파괴되기 어렵다. 따라서, 초기상 에멀션에 대한 물의 혼합비율을 증가시키는 것이 가능하다.

상기 초기상 에멀션은 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 물, 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물, 또는 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물을 혼합 및 교반시킴으로써 제조될 수 있다.

지방친화성 계면활성제로서 솔비탄 모노라우르산염, 솔비탄 모노팔미트산염, 솔비탄 모노스테아르산염 또는 솔비탄 모노올레산염이 사용될 수 있다. 친수성계면활성제로서 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우르산염, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미트산염, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아르산염, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레산염, 또는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레산염이 사용될 수 있다.

또한, 석유연료를 물과 결합시키기 위한 계면활성제인 에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜중의 하나가 소량으로 첨가되면 추가의 안정화된 에멀션연료가 제조될 수 있다.

본 발명의 에멀션제조방법에 따르면, 석유연료 및 물은 액체입자의 평균 입자직경이 0.05-3㎛ 인 마이크로에멀션연료를 제조하도록 1:1 의 최대비율로 혼합된다.

본 발명의 에멀션제조방법에 따르면, 에멀션연료는 단일 교반조로 제조되어 지지만 2 개의 교반조로 에멀션연료를 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 제 3 발명에 따르면,상술된 방법으로 에멀션을 제조하기 위한 에멀션연료제조장치, 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지하기 위한 온도유지수단, 및 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지된 위치로 에멀션연료를 분사하기 위한 연료분사수단으로 이루어진 에멀션연료연소장치가 제공된다.

에멀션연료연소장치는 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지하기 위한 온도유지수단, 및 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지된 위치로 에멀션연료를 분사하기 위한 연료분사수단을 포함하도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도가 온도유지수단에 의해서 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지되기 때문에 에멀션연료는 연료분사수단으로부터 이 지점으로 에멀션연료를 분사함으로써 연소된다.

이 온도유지수단은 연소가스를 분사하기 위한 가스분사수단이 상기 가스분사수단으로부터 분사된 연소가스를 연소시키도록 에멀션연료가 분사되는 위치로 제공되어 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지하도록 구성되어 있다. 이경우, 가스분사수단은 복수의 연소가스분사구로부터 에멀션연료가 분사되는 위치로 분사된 연소가스를 수렴하도록 복수의 연소가스분사구가 원주상에 배열되도록 구성되어 있다.

이 에멀션연료는 석유연료, 물 및 계면활성제를 1:1 내지 0.5:0.004 내지 0.008 의 비율로 혼합함으로써 제조될 수 있다. 계면활성제로서 C₁₂H₂₅(CH₂CH₂O)₆H 가 사용될 수 있다. 에멀션연료의 액체입자의 평균 입자직경이 0.05-3㎛ 라면 효과적이다.

제 4 발명에 따르면, 높이가 증가됨에 따라 스핀들주위의 직경이 확장하는 확장부분을 가지고 있는 제 1 부재, 상기 제 1 부재를 둘러싸도록 배열되며, 확장부분에 상응하는 내부면이 확장부분에 대하여 틈새를 가지고, 내부면의 형상은 확장부분의 형상에 상응하고,그리고 틈새를 밀봉하는 제 2 부재, 스핀들주위로 상기 제 1 및 제 2 부재중의 하나를 회전시키는 회전수단, 석유연료, 물 및 계면활성제를 틈새의 확장부분의 전방단부에 위치된 제 1 위치로 공급하기 위한 공급수단, 상기 틈새의 제 1 위치보다 위의 제 2 위치에 위치되며,한쪽 단부는 제 2 위치에 연결되고, 그리고 다른한쪽 단부는 에멀션연료연소장치에 연결되는 파이프통로, 및 틈새를 형성하는 제 1 부재 와 제 2 부재중의 하나이상에 제 1 위치보다 위이고 제 2 위치보다 아래인 범위에서 제공되는 복수의 돌출부로 이루어진 에멀션연료제조공급장치가 제공된다.

여기서, 제 1 부재는 높이가 증가됨에 따라 직경이 확장하는 확장부분을 가지고 있다. 제 2 부재는 제 1 부재를 둘러싸도록 배열된다. 틈새는 제 1 부재의 확장부분에 상응하는 제 2 부재의 내부면과 확장부분사이에 제공된다. 내부면의 형상은 확장부분에 상응한다. 또한, 틈새는 밀봉된다.

석유연료, 물 및 계면활성제는 공급수단에 의해서 상기 확장부분상의 틈새의 전방단부측상의 제 1 위치로 공급된다. 이 틈새는 석유연료, 물 및 계면활성제를 위한 통로로서의 역할을 하고, 그리고 석유연료, 물 및 계면활성제는 이 틈새를 통하여 끌어올려진다.

이와는 달리, 회전수단은 스핀들을 중심으로 제 1 부재 또는 제 2 부재중의 하나를 회전시킨다.

따라서, 공급수단에 의해서 공급된 석유연료, 물 및 계면활성제는 틈새를 통하여 끌어올려지고 제 1 부재 또는 제 2 부재중의 하나의 회전에 의해서 수반된 석유연료의 점성에 의해서 회전된다. 이러한 회전에 의해서, 석유연료, 물 및 계면활성제는 혼합액으로 혼합된다. 반경방향으로의 원심력이 회전에 의해서 이 혼합액에 가해지게 된다.

이 원심력은 틈새를 따라서 끌어올려지는 방향과 이 끌어올려지는 방향에 수직인 방향으로 분류될 수 있다. 마찰력이 끌어올려지는 방향에 수직인 방향의 힘에 의해서 이 혼합액에 가해지지만 이 혼합액은 틈새를 따라서 끌어올려지는 방향의 힘에 의해서 한층더 끌어올려지게 된다.

제 1 부재는 확장부분과 연속하여 그 위에 위치되고 스핀들주위에 형성된 원통형부분을 가지고 있다.

또한, 복수의 돌출부는 혼합된 액체가 끌어올려지게 되는 틈새에 제공된다. 복수의 돌출부는 제 1 부재의 확장부분, 상기 확장부분에 상응하는 제 2 부재의 내부면 또는 제 1 부재의 확장부분과 내부면 양쪽에 제공될 수 있다. 또한, 복수의 돌출부는 제 1 부재의 원통형부분, 상기 원통형부분에 상응하는 제 2 부재의 내부면 또는 원통형부분과 내부면 양쪽에 제공될 수 있다.

혼합액은 에멀션연료를 제조하도록 회전되면서 이들 복수의 돌출부에 의해서 교반된다. 이 에멀션연료는 상술된 바와 같이 계속 회전되기 때문에 이것은 높은 운동에너지를 가진다. 상기 원통형부분이 제공되면 틈새의 원통형부분에 도달하는 에멀션연료는 가장 높은 운동에너지를 가지므로 이것은 높은 운동에너지를 소유한 채로 에멀션연료를 회전시킬 수 있다.

에멀션연료가 파이프통로의 한쪽 단부가 연결된 제 2 위치에 도달하면 이 에멀션연료는 파이프통로로 들어가므로 에멀션연료는 파이프통로를 통하여 에멀션연료연소장치로 공급된다.

상술된 바와 같이, 제조된 에멀션연료는 에멀션연료연소장치로 즉시 공급된다. 그러므로, 제조된 에멀션연료가 에멀션연료연소장치로 공급될 때 에멀션연료에서 발생하는 압력의 변화를 최소화할 수 있다.

따라서, 에멀션연료는 에멀션연료화합물로서 연소되므로 연소효율이 향상될 수 있다. 또한, 검댕이, 검은연기 등의 발생을 방지할 수 있다.

압력급송펌프가 작동되지 않더라도 바로 제조된 에멀션연료의 운동에너지를 사용함으로써 에멀션연료가 에멀션연료연소장치로 공급되기 때문에 에너지사용효율은 향상될 수 있다.

상기 제 2 위치가 틈새의 원통형부분에 상응하는 위치로 위치된다면 에멀션연료는 높은 운동에너지를 사용함으로써 연소장치로 공급될 수 있고, 또한 에멀션연료는 연소장치로 효과적으로 공급될 수 있다.

파이프통로에서 틈새의 제 2 위치아래에 연결되어 지도록 통로를 형성하는 것이 가능하다. 이에따라, 에멀션연료연소장치가 작동되지 않을 때 에멀션연료는 다시 틈새로 리턴된다. 틈새로 리턴된 에멀션연료는 상기 회전에 의해서 운동에너지로 공급된다. 따라서, 운동에너지를 유지한 채로 에멀션연료를 저장하는 것이 가능하다. 그러므로, 연소장치가 개시되면 에멀션연료는 에멀션연료연소장치로 즉시 공급될 수 있다.

또한, 틈새의 확장부분의 전방단부측에 위치된 끌어올림수단에 의해서 공급수단에 의해서 공급된 석유연료, 물 및 계면활성제를 끌어올리는 것이 가능하다. 이에 따라, 석유연료, 물 및 계면활성제는 상기 틈새로 효과적으로, 원활하게 보내지게 될 수 있다.

이 끌어올림수단은 회전방향과 반대인 방향에 대하여 0°보다크고 90°보다작은 각도로 배치된 하나이상의 블레이드로 구성될 수 있다.

에어가 상기 틈새에 공급되거나 또는 에어가 물로부터 거품으로서 제조되면 에어층이 틈새안에 형성될 수 있다. 에어층이 틈새에서 형성되면 이것은 혼합액의 끌어올림을 방해할 수 있다. 하나이상의 배플플레이트가 틈새를 형성하는 제 1 부재 및 제 2 부재중의 하나이상의 면상에 제 1 위치보다 위이고 제 2 위치보다 낮은 위치로 제공되면 에어층은 파괴되므로 에멀션연료에 대한 저항이 감소될 수 있다.

석유연료는 타입에 따라 다양한 점성을 가진다. 틈새의 두께가 일정하면 큰 저항이 석유연료에 의해서 발생될 수 있다. 그러나, 회전수단이 상기 틈새의 두께가 변화될 수 있도록 구성되면 틈새의 두께는 사용되는 석유연료의 타입에 의해서 결정된 점성에 따라 조정될 수 있으므로, 이에따라 상기 저항을 감소시킨다.

상기 돌출부의 부위가 직사각형 형상으로 형성되면 카르먼 맴돌이열의 발생을 방지할 수 있다. 그러므로, 돌출부가 카르먼 맴돌이열에 의해서 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시예의 사시도,

도 2 는 상기 실시예에 따른 에멀션연료연소장치의 단면도,

도 3 은 상기 실시예에 따른 에멀션연료연소장치의 측면도,

도 4 는 상기 실시예에 따른 에멀션연료연소장치의 가스분사구의 단면도,

도 5 는 다른실례의 압력급송펌프의 측면도,

도 6 은 제 2 실시예의 사시도,

도 7 은 제 3 실시예에 따른 에멀션연료제조연소시스템의 구조 다이어그램,

도 8 은 상기 실시예에 따른 에멀션연료제조공급장치의 단면도,

도 9 는 에멀션연료제조공급장치의 공급부분의 종단면도,

도 10 은 스핀들의 확장부분의 전방단부에서 공간의 횡단면도,

도 11 은 에어, 물, 등유 및 계면활성제가 공급된 공간의 도면,

도 12 는 에멀션연료제조공급장치의 회전지지부분의 단면도,

도 13a 는 원통형 부분에 상응하는 고정된 몸체의 내부상태를 도시하는 도면, 및

도 13b 는 선 A-A 를 따라 취해진 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 에멀션연료제조장치 11 : 제 1 교반탱크

12 : 제 2 교반탱크 17,18 : 교반유니트

20A,20B : 교반팬 21A,21B : 스핀들

22 : 저속모터 24 : 연료공급파이프

40 : 에멀션연료연소장치 44 : 가스분사유니트

50 : 에멀션연료분사노즐 56 : 온도센서

본 발명의 제 1 실시예는 첨부도면을 참조로하여 설명될 것이다.

도 1 에서 도시된 바와 같이, 상기 실시예에 따른 에멀션연료연소시스템은 물, 석유연료인 등유 및 계면활성제를 혼합하고 교반함으로써 에멀션연료를 제조하기 위한 에멀션연료제조장치 (10) 및 에멀션연료를 연소시키기 위한 에멀션연료연소장치 (40) 로 이루어진다.

에멀션연료제조장치 (10) 는 지방친화성 계면활성제인 솔비탄 모노올레산염과 사전에 혼합된 등유를 친수성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레산염과 사전에 혼합된 물과 혼합시키고나서 신속하게 교반함으로써 초기상 에멀션을 제조하기 위한 제 1 교반탱크 (11) 및 제 1 교반탱크에서 제조된 초기상 에멀션이 물과 혼합되고 서서히 교반되어서 최종 에멀션을 제조하는 제 2 교반탱크 (12) 로 이루어진다.

제 1 교반탱크 (11) 는 친수성 계면활성제가 사전에 혼합된 물을 공급하기 위한 물공급파이프 (13) 및 지방친화성 계면활성제가 사전에 혼합된 등유를 공급하기 위한 등유공급파이프 (15) 를 포함하며, 이들 파이프는 탱크 상부에 구비되어 있다.

제 1 교반탱크 (11) 는 교반탱크 (11) 의 상부표면을 관통하는 교반유니트 (17) 를 포함한다. 이 교반유니트 (17) 는 제 1 교반탱크 (11) 의 상부표면을 관통하는 스핀들 (21A), 제 1 교반탱크 (11) 내부의 스핀들 (21A) 의 한쪽 단부에 고정된 교반팬 (20A) 및 교반팬 (20A) 을 회전시키기 위하여 제 1 교반탱크 (11) 외부의 스핀들 (21A) 의 다른한쪽 단부에 고정된 고속모터 (21) 를 포함한다. 참조번호 27 은 내부의 액체량을 눈으로 볼수 있게 나타내기 위한 레벨게이지를 나타낸다.

제 2 교반탱크 (12) 는 물을 공급하기 위한 물공급파이프 (14) 및 제 1 교반탱크에서 발생된 초기상 에멀션을 공급하기 위한 에멀션공급파이프 (16) 로 이루어진다.

제 2 교반탱크 (12) 는 제 1 교반탱크 (11) 에서와 동일한 방식으로 제 2 교반탱크 (12) 의 상부표면을 관통하는 교반유니트 (18) 를 포함한다. 이 교반유니트 (18) 는 제 2 교반탱크 (12) 의 상부표면을 관통하는 스핀들 (21B), 제 2 교반탱크 (12) 내부의 스핀들 (21B) 의 한쪽 단부에 고정된 교반팬 (20B) 및 교반팬 (20B) 을 회전시키기 위하여 제 2 교반탱크 (12) 외부의 스핀들 (21B) 의 다른한쪽 단부에 고정된 저속모터 (22) 를 포함한다. 참조번호 19 는 제 2 교반탱크 (12) 의 에멀션량을 확인하기 위한 확인창을 나타낸다.

다이어프램밸브 (23) 는 제 2 교반탱크 (12) 의 바닥측의 측면에 설치되고, 그리고 에멀션연료를 공급하기 위한 연료공급파이프 (24) 의 단부는 이 다이어프램 (23) 에 연결된다. 이 연료공급파이프 (24) 의 다른한쪽 단부는 압력하에서 에멀션연료를 공급하기 위한 압력급송펌프 (26) 에 연결된다. 이 압력급송펌프 (26) 는 연료공급파이프 (25) 를 통하여 에멀션연료연소장치 (40) 에 연결된다.

연소가스용 물질인 LPG가 저장된 LPG실린더 (28) 는 LPG공급파이프 (30) 를 통하여 에멀션연료연소장치 (40) 에 연결된다.

도 2 및 도 3 에서 도시된 바와 같이, 에멀션연료연소장치 (40) 는 세라믹 또는 금속으로 제조된 원통형 프레임홀더 (42) 로 이루어진다. 이 프레임홀더 (42) 는 외경이 약 60㎜ 이고 길이가 약 135㎜ 이다. 가드홀더 (41)(도 1 에 도시) 는 프레임홀더 (42) 의 외주에 부착된다.

프레임홀더 (42) 의 기단부내부에는 프레임홀더 (42) 내부의 중심부근의 지점 (O) 을 향하여 LPG 와 에어가 혼합된 연소가스를 분사하는 가스분사유니트 (44) 가 설치된다. 이 가스분사유니트 (44) 는 핀 (46) 을 통하여 설치된다. 이 가스분사유니트 (44) 는 외경이 약 50㎜ 이고, 중심구경이 약 15㎜ 이고, 그리고 높이가 약 20㎜ 인 대체로 원통형구조형상으로 주조 등으로 제조된다. LPG공급파이프 (34) 의 단부는 가스분사유니트 (44) 의 바닥 (44A) 을 관통하고, 그리고 이 가스분사유니트 (44) 는 바닥 (44A) 이 프레임홀더 (42) 의 기단부로부터 약 15㎜ 에 위치될 정도로 프레임홀더 (42) 에 설치된다. 바닥 (44A) 으로부터 돌출한 LPG공급파이프 (34) 의 다른한쪽 단부는 공급된 LPG를 에어도입부분으로부터 도입된 에어와 혼합시키기 위하여 에어흡입포트가 구비된 에어도입부분 (32) 을 통하여 LPG공급파이프 (30) 에 연결된다.

가스분사유니트 (44) 의 상부면 (44B) 은 가스분사유니트 (44) 의 중심으로 내려가도록 기울어져 있고 이 상부면 (44B) 은 가스분사방향이 상부면 (44B) 에 대체로 수직인 복수의 가스분사포트 (44C)(이 실시예에서는 8 개의 포트) 를 포함한다. 그러므로, 각각의 가스분사포트 (44C) 로부터 분사된 연소가스는 그 내부의 프레임홀더 (42) 의 중심부근의 지점 (O) 에서 수렴한다. 프레임홀더 (42) 의 축 (C) 과 분사된 연소가스에 의해서 형성된 각도 (θ) 는 약 20-23도인 것이 바람직하다.

이들 가스분사포트 (44C) 는, 도 3 에서 도시된 바와 같이, 가스분사유니트 (44) 의 상부면으로부터 돌출한 절두원추형상으로 형성된다. 도 4 에서 도시된 바와 같이, 가스분사포트내부에는 서로 연통하는 가스분사측면에 위치된 대직경원통형 구멍 (44D) 및 가스분사유니트 (44) 의 내부에 위치된 소직경원통형 구멍 (44E) 이 구비되어 있다. 이 가스분사포트 (44C) 의 절두원추형부분의 높이는 2-3㎜ 이고, 상부면상의 외경은 4-5㎜ 이고, 그리고 대직경원통형구멍 (44D) 의 내경은 2.5㎜ 이고, 그리고 소직경원통형구멍 (44E) 의 내경은 약 1㎜ 이다.

도 2 에서 도시된 바와 같이, 원통형 에멀션연료분사노즐 (50) 의 팁은 이것이 가스분사유니트 (44) 의 축방향으로 이동될 수 있을 정도로 가스분사유니트 (44) 의 중심구멍내로 삽입된다. 래크 (50A) 는 에멀션연료분사노즐 (50) 의 측면상에 형성되고 모터 (도시안됨) 에 의해서 구동된 피니언 (50B) 는 이 래크와 맞물린다. 따라서, 이 피니언 (50B) 을 구동시킴으로써 에멀션연료분사노즐 (50) 은 가스분사유니트 (44) 의 축방향으로 이동된다.

에멀션연료를 연소시킴으로써 생긴 불꽃의 온도를 검출하기 위한 온도센서 (54) 는 프레임홀더 (42) 의 전방단부의 내주에 설치된다. 프레임홀더 (42) 의 내부의 가스분사유니트 (44) 로부터 앞쪽에는 LPG를 연소시킴으로써 생긴 불꽃의 온도를 검출하기 위한 온도센서 (56) 가 설치된다.

본 발명의 작동은 하기에 설명된다. 먼저, 에멀션연료는 총중량이 750ｇ 이라고 가정하게 되면 하기의 비율로 제조될 수 있다. 이 경우에, 등유와 물간의 중량비는 2:1이다.

등유:494ｇ

물:247ｇ

솔비탄 모노올레산염:4.5ｇ

폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레산염:4.5ｇ

에틸렌 글리콜:소량

친수성 계면활성제가 사전에 혼합된 물 과 지방친화성 계면활성제가 사전에 혼합된 등유는 예를들어, 1:6 의 중량비로 제 1 교반탱크 (11) 로 공급되고 나서 소량의 에틸렌 글리콜이 첨가된다. 이들 재료는 교반유니트 (17) 에 의해서 고속으로 교반되어서 초기상 에멀션을 제조한다.

이 제조된 초기상 에멀션은 에멀션공급파이프 (16) 를 통하여 제 2 교반탱크 (12) 로 공급된다. 물은 물공급파이프 (14) 를 통하여 제 2 교반탱크 (12) 로 공급되고 이들 물질은 교반유니트 (18) 에 의해서 저속으로 교반되어서 에멀션연료를 제조한다. 제 2 교반탱크로 공급되는 물 과 초기상 에멀션간의 비율은 예를들어, 중량비로 1:3 이다.

이에따라, 등유 와 물간의 혼합된 액체비율이 중량비로 1:2 이고 평균 입자직경이 0.05-3㎛ 인 에멀션연료가 제조된다.

LPG가 LPG실린더 (28) 로부터 공급되면 LPG 및 에어는 에어도입부분 (32) 에서 혼합되어서 연소가스를 제조하고,그리고 연소가스는 프레임홀더 (42) 내부의 중심부근의 지점 (O) 에서 수렴하도록 가스분사유니트 (44) 의 가스분사포트 (44C) 로부터 분사된다. 이 연소가스가 전기발화장치 (도시안됨) 에 의해서 발화되면 불꽃이 생기게 된다. 이 불꽃이 온도센서 (56) 에 의해서 검출되고 나서 LPG공급량 과 흡입된 에어량중의 적어도 하나는 에멀션연료의 발화점보다 높은 불꽃의 온도를 예를들어, 400℃ 이상 으로 유지하도록 제어된다. 불꽃의 온도가 약 400℃ 로 유지되면,LPG의 소모량은 약 12-15ｇ/시간 이다.

이 상태하에서, 교반탱크 (12) 에 구비된 다이어프램밸브 (23) 는 개방되고 압력급송펌프 (26) 는 에멀션분사노즐 (50) 로 부터 에멀션연료를 분사하도록 구동된다. 그리고나서, 분사된 에멀션연료는 이 불꽃에 의해서 발화되어 연소된다. 연소된 에멀션연료의 불꽃의 온도는 온도센서 (54) 에 의해서 감지되고, 그리고 압력급송펌프 (26) 에 의해서 급송된 에멀션연료의 양을 조정하고,에멀션연료분사노즐 (50) 의 분사량을 조정함으로써 목표온도로 제어된다.

에멀션연료가 압력하에서 분사되면 미세한 액체입자인 에멀션입자는 입자직경을 증가시키도록 모일 것이다. 따라서, 상기 압력급송펌프대신에 에멀션연료급송장치를 사용하는 것이 바람직하다. 에멀션연료급송장치는 ,도 5 에서 도시된 바와 같이, 스핀들형상 고무튜브 (60) 와 전방단부가 구형 또는 원통형인 복수의 돌출부를 가지는 회전몸체 (62) 로 이루어지고,그리고 이 장치는 회전몸체를 회전시킴으로써 주기적으로 고무튜브 (60) 를 변형시킴으로써 에멀션연료를 공급한다.

상술된 에멀션제조방법 및 장치는 초기상 에멀션이 고속교반에 의해서 제조되고나서 이것이 저속으로 교반되어서 에멀션연료를 제조하기 때문에 에멀션의 안정된 공급이 가능하게 된다.

이어서, 본 발명의 제 2 실시예가 설명될 것이다. 이 실시예는 제 1 실시예에서와 동일한 동일한 구성요소를 가지므로 동일한 참조번호는 동일한 구성요소에 적용되고 그 설명은 생략되는 한편,다른 구성요소는 설명될 것이다.

도 6 에서 도시된 바와 같이, 물, 석유연료인 등유 및 계면활성제를 혼합 및 교반함으로써 에멀션연료를 제조하는 에멀션화유니트 (10A) 는 상기 실시예에 따른 에멀션연료연소장치 (40) 에 연결된다.

제 1 실시예에 따른 상술된 에멀션화유니트는 제 1 교반탱크 및 제 2 교반탱크를 포함하는 한편, 제 2 실시예에 따른 에멀션화유니트 (10A) 는 계면활성제가 사전에 혼합된 물을 공급하기 위한 물공급파이프 (14) 및 계면활성제가 사전에 혼합된 에멀션물질인 등유를 공급하기 위한 등유공급파이프 (16A) 를 포함하며, 이들 파이프가 에멀션화유니트 (10A) 상부에 구비되는 교반탱크 (12A) 를 가진다.

교반탱크 (12A) 는 교반탱크 (12A) 의 상부표면을 관통하는 교반유니트 (18A) 를 포함한다. 이 교반유니트 (18A) 는 교반탱크 (12A) 의 상부표면을 관통하는 스핀들 (21A), 교반탱크 (12A) 내부의 스핀들 (21A) 의 한쪽 단부에 고정된 교반팬 (20A) 및 교반팬 (20A) 을 회전시키기 위하여 교반탱크 외부의 스핀들 (21A) 의 다른한쪽 단부에 고정된 모터 (22A) 를 포함한다.

다이어프램밸브 (23) 는 교반탱크 (12A) 의 바닥의 측면에 설치되고, 그리고 에멀션연료를 공급하기 위한 연료공급파이프 (24) 의 한쪽 단부는 이 다이어프램 (23) 에 연결된다. 이 연료공급파이프 (24) 의 다른한쪽 단부는 압력하에서 에멀션연료를 공급하기 위한 압력급송펌프 (26) 에 연결된다. 이 압력급송펌프 (26) 는 연료공급파이프 (25) 를 통하여 에멀션연료연소장치 (40) 에 연결된다. 한편, 이 실시예의 에멀션연료연소장치 (40) 는 제 1 실시예의 장치와 동일하므로 그 설명이 생략된다.

이어서, 제 2 실시예의 작동이 설명될 것이다. 물,등유 및 계면활성제가 1:1 내지 0.5:0.004 내지 0.008 의 중량비로 교반탱크 (12A) 로 공급된후 이들 재료는 교반유니트 (18) 에 의해서 교반되어서 에멀션연료를 제조한다. 이에따라, 평균 입자직경이 약 0.05-3㎛ 인 에멀션이 제조된다.

물에 대한 등유의 중량비가 상기 실시예에 따라 1-0.5, 다시말해서 50-33 중량% 이기 때문에 등유의 소모를 현저하게 줄일 수 있다.

계면활성제로서 C₁₂H₂₅(CH₂CH₂O)₆H 가 사용될 수 있다. 에멀션용 물질로서 중유(A중유,B중유,C중유) 및 가솔린과 같은 석유연료가 등유와 마찬가지로 사용될 수 있다.

에멀션연료의 연소작용은 상술된 제 1 실시예에서와 동일하기 때문에 그 설명은 생략된다.

상술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 에멀션연료연소장치는 에멀션연료의 발화점이상의 온도로 에멀션연료가 분사되어지는 부분의 온도를 유지함으로써 에멀션연료를 연소시키도록 구성되어 있기 때문에 단순한 구조를 갖는 에멀션연료연소장치를 제공하는 것이 가능하다.

상기 제 1 및 제 2 실시예에 따르면 교반탱크는 계면활성제가 사전에 혼합된 물과 계면활성제가 사전에 혼합된 등유 등이 지금 곧 공급되지만 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 교반탱크상에 제공된 리드를 통하여 계면활성제를, 물공급파이프를 통하여 물을, 그리고 등유공급파이프를 통하여 등유를 공급하는 것이 가능하다. 다시말해서, 교반탱크로 계면활성제, 물 및 등유를 독립적으로 공급하는 것이 가능하다.

이어서, 본 발명의 제 3 실시예가 첨부도면을 참조로 하여 설명될 것이다.

도 7 은 에멀션연료공급연소시스템을 도시하고 있다. 에멀션연료공급연소시스템은 에멀션연료를 제조하여 공급하기 위한 에멀션연료제조공급유니트 (믹서 급송장치)(100) 와 에멀션연료제조공급유니트 (100) 로부터 공급된 에멀션연료를 연소시키기 위한 에멀션연료연소유니트 (40) 로 이루어진다.

에멀션연료제조공급유니트 (100) 로 물공급파이프 (112) 를 통하여 물탱크 (104) 가, 등유공급파이프 (108) 를 통하여 등유탱크 (102) 가, 계면활성제공급파이프 (114) 를 통하여 계면활성제탱크 (106) 가,그리고 에어공급파이프 (115) 를 통하여 에어탱크 (115) 가 연결된다(도 7 참조).

물공급파이프 (112),등유공급파이프 (108),계면활성제공급파이프 (114) 및 에어공급파이프 (115) 는 각각 제어밸브 (113) 및 유량계(FM)(116) 가 구비되어 있다. 게다가, 물공급파이프 (112) 및 등유공급파이프 (108) 는 온도계 (118) 가 각각 구비되어 있다. 게다가, 등유공급파이프는 히터 (110) 가 구비되어 있다.

에멀션연료연소장치 (40) 는 에멀션연료공급파이프 (126), 3 방향 코크 (130) 및 연료공급파이프 (25) 를 통하여 에멀션연료제조공급유니트 (100) 에 연결된다. 에멀션연료제조공급유니트 (100) 는 에멀션연료리턴파이프 (128) 를 통하여 3 방향 코크 (130) 로 연결된다. 에멀션연료공급파이프 (126) 는 온도계 (118) 및 유량계 (116) 가 구비되어있다. 압력게이지 (120) 는 연료공급파이프 (25) 에 연결된다.

에멀션연료제조공급유니트 (100) 는 도 8 에서 도시된 바와 같이, 케이스 (132) 내에 에멀션연료제조부분 (134) 을 가지고 있다. 이 에멀션연료제조부분 (134) 은 스핀들 (144) 에 대하여 회전될 수 있는 회전몸체 (138) 와 회전몸체 (138) 의 내부구조에 상응하는 내부구조를 갖는 고정몸체로 이루어진다. 회전몸체 (138) 는 스핀들 (144) 주위로 원추형상으로 위로 직경이 확장하는 확장부분 (140) 과 확장부분 (140) 의 기부부분에 위치되고 스핀들 (144) 을 중심으로 그 원주상에 각각 직사각형부위를 가지고 있는 복수의 돌출부 (핀)(148) 을 가지는 원통형부분 (142) 으로 이루어진다.

수평평면에 대하여 확장부분 (140) 의 경사각은 60° (이것은 60°으로 한정되지 않는다) 로 가정된다. 확장부분 (140) 의 외부면은 복수의 배플플레이트 (141) 를 가진다. 천장부 (146) 는 고정몸체 (136) 의 상부에 형성되고 고정몸체 (136) 는 기밀상태로 회전몸체 (138) 를 수용한다.

회전몸체 (138) 는 스핀들 (144) 주위로 회전가능하게 지지된다. 이 상태하에서, 확장부분 (140) 의 외부면은 소정의 틈새로 상응하게 고정몸체 (136) 의 내부면과 마주보고 있다. 그러므로, 통로 (154) 는 회전몸체 (138) 의 외부면과 고정몸체 (136) 의 내부면사이에 형성된다.

공급부분 (152) 은 에멀션연료제조부분 (134) 아래에 형성되고,그리고 회전지지부분 (150) 은 그 상부에 형성된다.

공급부분 (152) 은 상기 통로 (154) 와 연통하도록 확장부분 (140) 의 전방단부의 측면에 형성되고 도 9-11 에서 도시된 바와 같이 시일링부재 (162) 에 의해서 밀봉되는 공간 (173) 을 포함한다. 시일링부재 (162) 는 케이스 (132) 아래에 제공된 장착플레이트 (160) 에 고정된다.

공간 (173) 은 스핀들 (144) 에 연결된 연결부재 (176) 를 포함한다. 이 연결부재 (176) 는 그 주위에 배치된 스핀들수용부재 (168) 에 의해서 회전가능하게 지지된다. 공간 (173) 은 에어공급파이프 (115), 물공급파이프 (112),등유공급파이프 (108) 및 계면활성제공급파이프 (114) 가 연결되는 연결부분을 포함한다. 도 9 는 물공급파이프 (112) 및 등유공급파이프 (108) 가 연결되는 연결부분 (164,166) 만을 도시한다. 이 공간 (173) 은 에어공급파이프 (115), 물공급파이프 (112),등유공급파이프 (108) 및 계면활성제공급파이프 (114) 를 통하여 에어,물,등유 및 계면활성제가 공급된다.

상기 방식으로 공급된 에어,물,등유 및 계면활성제를 끌어올리기 위하여 4 개의 블레이드 (4 개로 한정되는 것이 아니며 하나 이상이면 가능하다) 가 볼트 (178) 에 의해서 연결부재 (176) 에 연결된다. 블레이드 (180) 는 회전몸체 (138) 의 회전방향의 반대인 방향에 대하여 소정의 각도로 (0° 이상 90° 이하( 예를들어,30°)) 스핀들 (144) 의 회전과 교차하도록 배치된다.

확장부분 (140) 은 볼트 (158) 및 핀 (156) 에 의해서 스핀들 (144) 에 연결된다.

도 12 에서 도시된 바와 같이, 회전지지부분 (150) 은 핀 (202) 에 의해서 스핀들 (144) 에 연결되고 고정몸체 (136) 와 케이스 (132) 를 관통하는 연결부재 (204) 를 포함한다. 회전부재 (214) 는 연결부재 (204) 의 상부에 연결되고 연결부재 (204) 의 바닥단부는 원통형부분 (142) 에 도달하고 볼트에 의해서 원통형부분 (142) 에 커플링연결된다. 모터 (도시안됨) 에 사용된 벨트는 회전부재 (214) 주위에 감겨져 있다. 연결부재 (204) 는 스핀들수용부재 (216) 에 의해서 회전가능하게 지지된다.

연결부재 (204) 는 사용하는 석유연료의 타입에 따라 회전몸체 (138) 와 고정몸체 (136) 간의 거리, 다시말해서 통로 (154) 의 폭을 조정하기 위하여 스핀들의 방향으로 소정의 거리로 3 개의 구멍이 있다. 도 12 는 통로 (154) 의 폭이 등유의 점성에 따라 결정되는 정도로 핀 (211) 이 하나의 구멍내로 삽입되는 케이스를 도시한다.

상기 언급된 모터에 의해서 구동된 회전부재 (214) 의 회전을 수반하여 연결부재 (204), 스핀들 (144), 회전몸체 (138), 연결부재 (176) 및 블레이드 (180) 는 상기 언급된 점성에 따라 결정된 거리로 상응하게 고정몸체 (136) 의 내부면을 마주보고 있는 회전몸체 (138) 의 확장부분 (140) 의 외부면과 회전된다.

도 13a,13b 에서 도시된 바와 같이, 제 1 구멍 (224) 은 원통형몸체 (142) 에 상응하는 고정몸체 (136) 의 내부면의 상부에 제공되고 제 2 구멍 (225) 은 그 하부부분에 제공된다.

연결파이프 (220) 의 한쪽 단부는 제 1 구멍 (224) 에 연결되고 에멀션연료공급파이프 (126) 는 연결파이프 (220) 의 연결부분 (226) 의 다른한쪽 단부에 연결된다. 연결파이프 (220) 는 제 1 구멍 (224) 의 위치에서 고정몸체 (136) 의 내부면의 접선방향으로, 그리고 회전몸체 (138) 의 회전방향으로 신장된다.

연결파이프 (222) 의 한쪽 단부는 제 2 구멍 (225) 에 연결되고 에멀션연료리턴파이프 (128) 는 연결파이프 (222) 의 연결부분 (228) 의 다른한쪽 단부에 연결된다. 연결파이프 (222) 는 제 2 구멍 (225) 의 위치에서 고정몸체 (136) 의 내부면의 접선방향으로, 그리고 회전몸체 (138) 의 회전방향에 반대인 방향으로 신장된다.

한편, 에멀션연료연소장치 (40) 는 상술된 제 1 및 제 2 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략된다.

이어서, 이 실시예의 작동이 설명될 것이다. 먼저, 에멀션연료는 상기 언급된 비율로 제조된다.

상술된 유량계 (116) 는 제어회로 (도시안됨) 에 연결된다. 각각의 유량계 (116) 에 의해서 검출된 유동율에 근거하여 제어회로는 에어, 물, 등유 및 계면활성제가 각각의 소정의 비율로 에멀션연료제조공급유니트 (100) 로 공급되도록 에어공급파이프 (113), 물공급파이프 (112), 등유공급파이프 (108) 및 계면활성제공급파이프 (114) 에 제공된 제어밸브 (115) 를 제어한다.

이 제어회로는 등유가 온도계 (118) 에 의해서 검출된 등유의 온도에 근거한소정의 온도가 되는 정도로 히터 (110) 를 제어한다.

이 제어회로는 회전부재 (214) 를 회전시키도록 상기 언급된 모터를 회전시키므로 회전몸체 (138) 는 스핀들 (144) 을 중심으로 스핀들 (144) 과 함께 회전된다.

상술된 소정의 비율로 에어공급파이프 (113), 물공급파이프 (112), 등유공급파이프 (108) 및 계면활성제공급파이프 (114) 로부터 공급된 에어, 물, 등유 및 계면활성제는 서로 혼합되고 물탱크 (104), 등유탱크 (102), 계면활성제탱크 (106) 및 에어탱크로부터의 공급압력에 의해서, 그리고 스핀들과 함께 회전하는 블레이드 (180) 에 의한 끌어올림압력에 의해서 통로 (154) 를 통하여 서서히 끌어올려진다. 블레이드 (180) 는 스핀들 (144) 의 회전으로 회전하기 때문에 통로 (154) 내로 원활하고 효과적으로 에어, 물, 등유 및 계면활성제를 급송하고 통로 (154) 를 따라서 끌어올림력을 증가시킨다.

에어, 물, 등유 및 계면활성제의 혼합된 액체가 통로 (154) 를 따라서 연속적으로 회전하면서 끌어올려질 때 이것은 회전몸체 (138) 의 확장부분 (140) 의 외부면의 회전을 수반하여 등유의 점성에 의해서 원주방향으로 회전몸체 (138) 의 회전속도보다 느린 속도로 회전된다. 이 혼합액이 원주방향으로 회전될 때 반경방향으로의 원심력은 혼합액에 가해지게 된다. 원심력이 벡터로 분류되면 이것은 통로 (154) 를 따르는 방향 과 통로 (154) 에 수직인 방향으로 분류된다. 통로 (154) 를 따르는 방향의 힘이 혼합액에 가해지기 때문에 이 혼합액은 통로 (154) 에 수직인 힘에 의한 마찰력이 존재하더라도 가속된 혼합으로 한층 더 끌어올려진다. 끌어올림이 계속될 때 수평부위상의 확장부분 (140) 이 스핀들 (144) 을 따라서 높이가 증가됨에따라 확장하기 때문에 원주길이는 증가되므로 속도도 증가된다.

에어가 역시 상술된 바와 같이 공급되거나 또는 에어가 물로부터 거품으로서 제조되기 때문에 에어층이 통로 (154) 에서 형성될 수 있다. 그러나, 배플플레이트 (141) 가 고정몸체 (136) 의 확장부분 (140) 과 확장부분 (140) 에 상응하는 내부면중의 하나이상에 제공되기 때문에 (이 실시예에서 확장부분 (140)) 에어층은 파괴될 수 있다.

따라서, 혼합액이 확장부분 (140) 의 기부부분에 도달하면 그 운동에너지는 최대가 된다.

혼합액이 확장부분 (140) 의 기부부분에 도달하더라도 혼합액은 계속 끌어올려지므로 원통헝부분 (142) 의 위치에서 통로 (154) 는 한층 더 끌어올려진다. 한편, 복수의 핀 (148) 이 원통형부분 (142) 으로부터 반경방향으로 돌출되기 때문에 혼합액은 에멀션연료를 제조하도록 복수의 핀 (148) 에 의해서 교반된다. 각각의 복수의 핀 (148) 은 직사각형부위를 가지고 있기 때문에 카르먼 맴돌이열의 발생을 방지할 수 있으므로, 이에따라 핀 (148) 이 손상되는 것이 방지된다.

그리고나서, 고정몸체 (136) 의 원통형부분 (142) 에 상응하는 내부로 상부부분에 제공된 제 1 구멍 (224) 의 위치에 도달하는 에멀션연료는 연결파이프 (220) 와 에멀션연료공급파이프 (126) 를 통하여 에멀션연료연소장치 (40) 에 공급된다. 연결파이프 (220) 는 제 1 구멍 (224) 의 위치에서 고정몸체 (136) 의 내부면에 대한 접선방향으로, 그리고 회전방향으로 신장된다. 따라서, 제 1 구멍 (224) 에 도달하는 에멀션연료는 이것이 구멍에 도달하는 것과 동일한 속도로 연결파이프 (220) 내로 들어간다. 그러므로, 에멀션연료에 의해서 소유된 운동에너지를 감소시키지 않으며 운동에너지를 사용할 수 있고 에멀션연료를 에멀션연료연소장치 (40) 에 공급하는 것이 가능하다.

에멀션연료의 연소작용은 상술된 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략된다.

에멀션연료연소장치 (40) 가 작동되지 않을 때 에멀션연료는 에멀션연료리턴파이프 (128), 연결파이프 (222) 및 원통형부분 (142) 에 상응하는 고정몸체 (136) 의 내부면바닥상의 구멍 (225) 을 통하여 상기 통로 (154) 로 리턴된다. 그러므로, 에멀션연료는 정적인 상태로 저장되지 않으며 에멀션연료연소장치 (40) 에 다시 공급되고 압축될 수 있다. 그러므로, 에너지사용효율이 향상될 수 있다. 한편, 고정몸체 (136) 의 확장부분 (140) 으로 에멀션을 리턴시킬 수 있다.

상술된 바와 같이, 제조된 에멀션연료는 즉시 에멀션연료연소장치 (40) 로 공급되기 때문에 제조된 에멀션연료를 에멀션연료연소장치 (40) 로 공급하기 위한 압력의 변화는 감소될 수 있다.

그러므로, 에멀션연료화합물이 유지되는, 다시말해서 계면활성제가 밖으로 분리되지 않은 상태하에서, 에멀션연료는 연소될 수 있다. 그러므로, 연소효율을 향상시키고 검은연기 등의 발생을 방지할 수 있다.

에멀션연료는 압력급송펌프를 작동시키지 않으며 에멀션연료연소장치로 보내질 수 있기 때문에 에멀션연료의 운동에너지는 에멀션연료를 에멀션연료연소장치 (40) 로 보내고 분사하기 위한 에너지로서 사용된다. 그러므로, 에너지사용효율을 향상시킬 수 있다.

석유연료의 타입에 의해서 결정된 점성에 따라, 스핀들의 방향으로 각각의 소정의 거리로 연결부재 (204) 에 제공된 3 개의 구멍중 하나가 선택되고 핀 (211) 은 지지부재 (208) 를 지지하도록 거기로 삽입된다. 이에따라, 회전몸체 (138) 와 고정몸체 (136) 간의 거리는 저항을 감소시키도록 조정된다.

사용하는 석유연료에 따라 3 개의 구멍중 하나가 그 안에 핀을 삽입하고 회전몸체의 확장부분의 외부면과 외부면에 상응하는 고정몸체의 내부면간의 거리로 핀을 지지하도록 사용될 수 있지만, 본 발명은 이 방식으로 한정되지 않고, 그리고 그 사이의 거리를 조정하도록 래크 와 피니언수단 등과 같은 이동수단에 의해서 회전몸체를 이동시킬 수 있다.

회전몸체는 상기 실시예에서 확장부분을 포함하지만 본 발명은 이 개념으로 한정되지 않고 높이가 증가됨에 따라 직경이 확장하는 형상이 적용될 수 있다. 회전몸체는 상기 실시예에서 확장부분과 원통형부분을 포함하고, 그리고 확장부분은 복수의 핀을 가지지만 본 발명은 이 개념으로 한정되지 않고, 그리고 회전몸체로부터 원통형부분을 제거하고 돌출부가 있는 회전몸체와 고정몸체중의 하나이상을 제공할 수 있다. 이경우에, 에멀션연료공급파이프는 확장부분의 상부에 연결되고 에멀션연료리턴파이프는 에멀션연료공급파이프가 연결되는 위치보다 아래의 위치에 연결된다.

또한, 등유, 물 및 계면활성제는 다른 경로를 통하여 상기 공간에 공급되지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그리고 상기 공간으로 혼합된상태로 등유와 계면활성제 및 물 과 계면활성제를 공급하거나 또는 상기 공간으로 혼합된상태로 등유, 물 및 계면활성제를 공급하는 것이 가능하다.

또한, 확장부분을 가지는 회전몸체는 회전되고 고정몸체는 고정되어 있지만 본 발명은 이 개념으로 한정되지 않고, 그리고 이 경우에 고정몸체를 회전시키고 회전몸체를 고정시키는 것이 가능하다.

가스를 연소시킴으로써 생긴 불꽃에 에멀션연료가 분사되는 경우가 상술되었지만 본 발명은 이 개념으로 한정되지 않고, 그리고 에멀션연료의 발화온도보다 높은 온도로 가열된 히터와 같은 목표로 에멀션연료를 분사하거나, 또는 에멀션연료를 연소시키도록 코일형상 히터가 내주상에 배열된 원통형부재로 에멀션연료를 분사할 수 있다. 불꽃이 LPG를 사용함으로써 제조되는 경우가 상술되었지만 도시가스와 같은 가스를 사용할 수 있다. 8 개의 가스분사구가 원주상에 배열되는 경우가 상술되었지만 2 내지 7 또는 9 이상 이 각각 대칭으로 배치될 수 있다. 가스분사구는 노즐로 구성될 수 있다. 수평에멀션연료연소장치가 상술되었지만 수직에멀션연료연소장치를 적용할 수 있다.

상기의 경우에서 솔비탄 모노올레산염이 지방친화성 계면활성제로서 사용되고, 그리고 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레산염이 친수성 계면활성제로서 사용되지만 다른 지방친화성 및 친수성 계면활성제가 사용될 수 있고, 그리고 석유연료와 물중의 하나에 계면활성제를 추가로 첨가하고, 그리고 에틸렌 글리콜대신 폴리에틸렌 글리콜을 추가로 사용할 수 있다.

등유가 에멀션용 물질로서 사용되는 경우가 상술되었지만 중유 (A중유,B중유,C중유) 및 가솔린과 같은 석유연료가 사용될 수 있다.

따라서, 상술된 바와 같이 본 발명에 의해서 제조된 에멀션연료는 에멀션연료연소장치로 즉시 공급된다. 그러므로, 제조된 에멀션연료가 에멀션연료연소장치로 공급될 때 에멀션연료에서 발생하는 압력의 변화를 최소화할 수 있다.

따라서, 에멀션연료는 에멀션연료화합물로서 연소되므로 연소효율이 향상될 수 있다. 또한, 검댕이, 검은연기 등의 발생을 방지할 수 있다.

압력급송펌프가 작동되지 않더라도 바로 제조된 에멀션연료의 운동에너지를 사용함으로써 에멀션연료가 에멀션연료연소장치로 공급되기 때문에 에너지사용효율은 향상될 수 있다.

파이프통로에서 틈새의 제 2 위치아래에 연결되어 지도록 통로를 형성하는 것이 가능하다. 이에따라, 에멀션연료연소장치가 작동되지 않을 때 에멀션연료는 다시 틈새로 리턴된다. 틈새로 리턴된 에멀션연료는 상기 회전에 의해서 운동에너지로 공급된다. 따라서, 운동에너지를 유지한 채로 에멀션연료를 저장하는 것이 가능하다. 그러므로, 연소장치가 개시되면 에멀션연료는 에멀션연료연소장치로 즉시 공급될 수 있다.

회전수단이 상기 틈새의 두께가 변화될 수 있도록 구성되면 틈새의 두께는 사용되는 석유연료의 타입에 의해서 결정된 점성에 따라 조정될 수 있으므로, 이에따라 상기 저항을 감소시킨다.

상기 돌출부의 부위가 직사각형 형상으로 형성되면 카르먼 맴돌이열의 발생을 방지할 수 있다. 그러므로, 돌출부가 카르먼 맴돌이열에 의해서 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (24)

1. 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시키고 나서 소정의 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 초기상 에멀션을 제조하는 단계, 및 상기 제조된 초기상 에멀션과 물을 혼합하고 나서 선행 교반속도보다 느린 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 에멀션연료를 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 초기상 에멀션은 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 물, 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물, 또는 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물을 혼합 및 교반시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조방법.
3. 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시키고 나서 소정의 교반속도로 이 혼합액을 교반함으로써 초기상 에멀션을 제조하기 위한 제 1 교반조, 및 상기 제 1 교반조에서 제조된 초기상 에멀션과 물을 혼합하고 나서 선행 교반속도보다 느린 교반속도로 이 혼합된 액체를 교반함으로써 에멀션연료를 제조하기 위한 제 2 교반조를 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 초기상 에멀션은 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 물, 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물, 또는 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물을 혼합 및 교반시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조장치.
5. 석유연료, 물 및 계면활성제를 혼합시키고, 소정의 교반속도로 이 혼합액을 교반하고,그리고 제조된 초기상 에멀션과 물을 혼합하고 나서 선행 교반속도보다 느린 교반속도로 상기 혼합액을 교반함으로써 초기상 에멀션연료를 제조하기 위한 에멀션연료제조장치,

   상기 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지하기 위한 온도유지수단, 및 상기 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지된 위치로 상기 에멀션연료제조장치에서 제조된 에멀션연료를 분사하기 위한 연료분사수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 초기상 에멀션은 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 물, 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물, 또는 지방친화성 계면활성제와 사전에 혼합된 석유연료 및 친수성 계면활성제와 사전에 혼합된 물을 혼합 및 교반시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 온도유지수단은 상기 연소가스를 연소시키도록 상기 에멀션연료가 분사되는 위치로 연소가스를 분사하기 위한 가스분사수단을 포함하여서 상기 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 가스분사수단은 복수의 연소가스분사구로부터 상기 에멀션연료가 분사되는 위치로 분사된 연소가스를 수렴하도록 복수의 연소가스분사구가 원주상에 배열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
9. 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화온도보다 더 높은 온도로 유지하기 위한 온도유지수단, 및 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지된 위치로 에멀션연료를 분사하기 위한 연료분사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 온도유지수단은 상기 연소가스를 연소시키도록 상기 에멀션연료가 분사되는 위치로 연소가스를 분사하기 위한 가스분사수단을 포함하여서 상기 에멀션연료가 분사되는 위치의 온도를 에멀션연료의 발화점보다 더 높은 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가스분사수단은 복수의 연소가스분사구로부터 상기 에멀션연료가 분사되는 위치로 분사된 연소가스를 수렴하도록 복수의 연소가스분사구가 원주상에 배열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 에멀션연료는 석유연료, 물 및 계면활성제를 1:1 내지 0.5:0.004 내지 0.008 의 비율로 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 에멀션연료의 액체입자의 평균 입자직경이 0.05-3㎛ 인 것을 특징으로 하는 에멀션연료연소장치.
14. 높이가 증가됨에 따라 스핀들주위의 직경이 확장하는 확장부분을 가지고 있는 제 1 부재, 상기 제 1 부재를 둘러싸도록 배열되며, 확장부분에 상응하는 내부면이 확장부분에 대하여 틈새를 가지고, 내부면의 형상은 확장부분의 형상에 상응하고,그리고 틈새를 밀봉하는 제 2 부재, 상기 스핀들주위로 상기 제 1 및 제 2 부재중의 하나를 회전시키는 회전수단, 석유연료, 물 및 계면활성제를 틈새의 확장부분의 전방단부에 위치된 제 1 위치로 공급하기 위한 공급수단, 상기 틈새의 제 1 위치보다 위의 제 2 위치에 위치되며,한쪽 단부는 제 2 위치에 연결되고, 그리고 다른한쪽 단부는 에멀션연료연소장치에 연결되는 파이프통로, 및 상기 틈새를 형성하는 제 1 부재 와 제 2 부재중의 하나이상에 제 1 위치보다 위이고 제 2 위치보다 아래인 범위에서 제공되는 복수의 돌출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 부재는 확장부분과 연속하여 그 위에 위치되고 스핀들주위에 형성된 원통형부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 위치는 틈새의 원통형부분에 상응하는 위치로 위치되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 파이프통로는 상기 틈새의 제 2 위치아래에 연결되어 지도록 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 공급수단에 의해서 공급된 석유연료, 물 및 계면활성제를 끌어올리기 위하여 틈새의 확장부분의 전방단부측에 위치된 끌어올림수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 끌어올림수단은 회전방향과 반대인 방향에 대하여 0°보다크고 90°보다작은 각도로 배치된 하나이상의 블레이드인 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
20. 제 14 항에 있어서, 하나이상의 배플플레이트는 틈새가 형성되는 제 1 부재 및 제 2 부재중의 하나이상의 면상에 제 1 위치보다 위이고 제 2 위치보다 낮은 위치로 제공되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
21. 제 14 항에 있어서, 상기 회전수단은 상기 틈새의 두께를 변화시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
22. 제 14 항에 있어서, 상기 돌출부의 부위가 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조공급장치.
23. 제 1 항에 있어서, 상기 에멀션연료는 석유연료, 물 및 계면활성제를 1:1 내지 0.5:0.004 내지 0.008 의 비율로 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조방법.
24. 제 1 항에 있어서, 상기 에멀션연료의 액체입자의 평균 입자직경이 0.05-3㎛ 인 것을 특징으로 하는 에멀션연료제조방법.