KR19990078864A - 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진 등에 공급되어 연소되는 연료를 이온화시켜서 연소 효율을 향상시켜 주는 유류 이온 발생 장치에 관한 것으로, 자기력을 발생하는 자석과; 상기 자석의 자기력이 감소하는 것을 방지하고, 자성체에 의한 자화 유도를 이용하여 상기 자석에서 발생하는 자속을 고밀도로 집속시켜 자기 회로를 형성시켜 주는 것으로, 그 중간 부분에 유류를 통과시켜 주는 유류 통로를 형성하여 통과하는 유류가 집속된 자기력에 의하여 이온화되는 자기 회로부와; 그 양단에 유류가 통과하는 유입구 및 유출구가 형성되어 있으며, 상기 자석과 자기 회로부를 그 내부에 내장하는 하우징으로 구성되어, 내연 기관에 공급되는 연료를 이온화시켜 공급하여 완전 연소에 가깝게 연소시킴으로써 연비를 향상시켜 주는 효과를 제공한다.

Description

감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치{A Ionization Apparatus of Liquid Fuel}

본 발명은 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 엔진 등에 공급되어 연소되는 연료를 이온화시켜서 연소 효율을 향상시켜 주는 유류 이온화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연 기관에 공급되어 연소되는 연료는 휘발유(gasoline), 등유(diesel fuel) 등이 주로 많이 이용되고 있으며, 이러한 석유 계통 연료의 주성분은 탄화수소 화합물로 되어 있다.

이러한 연료가 내연 기관에서 연소될 때에는 인젝터를 통하여 연소실에 분사되어 써지 탱크로부터 공급되는 공기와 혼합되어 연소된다.

이 때, 보다 완전한 연소를 위하여 연료와 공기의 혼합 상태가 완전하게 이루어지도록 전자적인 제어를 하고 있지만, 엔진의 특성 및 주행 환경 변화와 제어 상의 오차로 인한 공기와 연료의 혼합 불량에 따른 연소 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 한 방법으로 연료와 혼합되는 공기의 온도를 높여서(배기 가스의 열을 이용함.) 혼합함으로써 연료의 기화 정도를 향상시키거나, 분사되는 연료에 초음파를 가하여 매우 작은 입자로 무화시키는 방법 등을 이용하여 연료의 연소 효율을 향상시키거나, 혼합 효율을 향상시키는 방법으로 인젝터의 구조, 흡기 매니폴드, 실린더의 연소실 형태를 개선하는 방법을 채택하고 있으나, 이러한 종래의 방법 등은 엔진의 최적 조건에서는 연소 효율을 향상시켜 주는 이점이 있지만, 과부하가 걸리는 등의 다른 조건하에서는 오히려 연소 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내연 기관의 연료로 이용되는 연료의 주성분인 탄화수소 화합물을 이온화시켜서 공기와 이상적으로 혼합되게 하여 연소 효율을 극대화시켜 주는 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 자기력을 발생하는 자석과; 상기 자석의 자기력이 감소하는 것을 방지하고, 자성체에 의한 자화 유도를 이용하여 상기 자석에서 발생하는 자속을 고밀도로 집속시켜 자기 회로를 형성시켜 주는 것으로, 그 중간 부분에 유류를 통과시켜 주는 유류 통로를 형성하여 통과하는 유류가 집속된 자기력에 의하여 이온화되는 자기 회로부와; 그 양단에 유류가 통과하는 유입구 및 유출구가 형성되어 있으며, 상기 자석과 자기 회로부를 그 내부에 내장하는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 유류 이온화 장치의 구조를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 유류 이온화 장치에서 자석 부분의 구조를 나타낸 단면도 및 그 측면도.

도 3은 본 발명의 제 2실시예 구성을 나타낸 종단면도.

도 4는 도 3의 섹션 A-A'에 대한 횡단면도.

본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치의 구성 및 작용을 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치의 구조를 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치에서 자석 부분의 구조를 나타낸 단면도 및 그 측면도, 도 3은 본 발명의 제 2실시예 구성을 나타낸 종단면도, 도 4는 도 3의 섹션 A-A'에 대한 횡단면도이다.

본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치의 구성은 자기력을 발생하는 자석과; 상기 자석의 자기력이 감소하는 것을 방지하고, 자성체에 의한 자화 유도를 이용하여 상기 자석에서 발생하는 자속을 고밀도로 집속시켜 자기 회로를 형성시켜 주는 것으로, 그 중간 부분에 유류를 통과시켜 주는 유류 통로를 형성하여 통과하는 유류가 집속된 자기력에 의하여 이온화되는 자기 회로부와; 그 양단에 유류가 통과하는 유입구 및 유출구가 형성되어 있으며, 상기 자석과 자기 회로부를 그 내부에 내장하는 하우징으로 이루어진다.

상기 구성을 통한 실시예로써, 본 발명은 2가지의 실시예를 제공하는데, 그 중 제 1실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 연료가 유입되는 유입구(10)와 유출되는 유출구(12)가 그 양단에 형성되고, 그 중간부에 중공부가 형성된 하우징(20)과; 상기 하우징(20)의 중간부에 형성되어 있는 중공부의 중심부에 장착되는 것으로, 원주형으로 이루어진 자석(50)과; 상기 자석(50)의 양단에 각각 부착되어 설치되는 것으로, 내측으로는 상기 자석(50)의 직경과 같고, 외측의 직경은 보다 크게 형성된 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와; 상기 하우징(20)의 내측 벽에 장착되는 것으로, 그 단면 형상이 '' 형상으로 이루어져, 그 양단이 상기 제 1 및 제 2자성체(40, 42)의 각 일단에 대향되게 장착되는 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)와; 상기 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)간에 환형 통로(60)를 형성하기 위하여 사이에 설치되어 서로를 이격시켜 주는 다수의 블록(80)으로 구성된다.

상기 환형 통로(60)는 하우징(20)의 유입구(10)의 입구(62)가 그 반대편의 출구(64)보다 크게 또는 같게 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예는 다음과 같이 작용한다.

연료가 유입구(10)를 통해 유입되면, 유입구(10) 쪽의 중공부(70)에 일단 유입되어 환형 통로(60)의 입구(62)를 통하여 출구(64)로 배출되고, 출구(64) 쪽의 중공부(72)를 통해 유출구(12)로 배출되면서 연료는 이온화 처리된다.

이 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

자석(50)에서 발생된 자기장이 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)에 의하여 감자 현상 없이 자기 회로가 형성되고, 고저항인 탄화수소 화합물이 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32) 사이에 형성된 환형 통로(60)를 통과하면서 자기 회로의 N극과 S극 사이의 자력선을 자르면 유류의 분자에 이온이 발생한다.

이러한 현상은 발전기의 유도 기전력(V=Blv sinθ)의 발생 이론으로 설명된다.

상기 공식에서 도체의 유도 기전력 V는 액체나 기체에서는 분자에 발생하는 이온이며, 도체의 길이 l은 유류에서 분자이므로 길이가 고정되고 도체의 속도 v는 유류 이송용 펌프에 의한 유속이므로 고정된 상태라 할 수 있다.

따라서, 유류에 최대 이온을 발생시키기 위해서는 영구 자석의 자속 밀도 B를 포화되지 않는 상태로 집적된 고밀도의 자속을 형성시켜야 한다.

즉, 원주형 영구 자석 자체만으로는 자력선이 방사상으로 방사되어 자력선을 고밀도로 집속시킬 수 없으나, 영구 자석의 자극에 고투자율을 갖는 강자성체를 필요로 하는 형상으로 만들어 붙이면 자력선을 고밀도로 집속할 수 있다.

이 것이 영구 자석을 사용한 이온 발생기의 성능을 극대화시키는 필수 조건이다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 유류 이온 발생 장치에 의하여 이온화된 유류는 이온(전자)의 이동이 없으므로 유류에 열이 발생하지 않고 이온화된 전자의 양에 따라 이온화되지 않는 고저항의 유류보다 저 저항으로 변화되고 일정한 온도에서 변화된 저항치는 변화 시간이 길다. 즉, 전자 소멸 시간이 느리다.

모든 물질의 결합은 이온 결합이며, 이온 결합을 할 때 많은 양의 에너지가 방출되는 원리를 이용한 것이 내연 기관의 연소 과정이다.

따라서, 이온화된 유류는 완전 연소에 접근한다.

상기 유류 이온 발생 장치에서 유류가 유입구(10)에서 유출구(12) 방향으로 이송되면서 유류에 이온(전자)이 발생하도록 만들어진 구조로써, 자석(50)의 양단에 고투자율이고 강자성체이면서 유도 자극 역할을 하는 제 1 및 제 2자성체(40, 42)를 부착하고, 블록(80)을 이용하여 환형 통로(60)를 형성하도록 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)를 장착하였다.

그리고, 상기 하우징(20)은 상기 자석들을 보호하기 위하여 내열성이 우수하고, 용제에 용해되지 않는 플라스틱을 발포 성형하여 제조하였다.

상기 하우징(20)은 단열 효과가 뛰어나 열에 민감하게 감자 작용을 하는 자석들의 감자 작용을 방지한다(아래의 제 2실시예의 경우도 마찬가지이다).

상기 자석(50)의 또 하나의 감자 현상은 강자성체에 부착되어 있지 않을 때 즉, 강자성체와 상호 유도 작용이 없을 때 서서히 감자 작용이 일어나므로 자석(50)의 감자 현상을 없애기 위해서는 그 양단에 유도 자극 역할을 하는 제 1 및 제 2자성체(40, 42)를 부착하여야 한다.

도 1 및 도 2에서 도면 부호 70, 72는 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)에 의하여 형성된 공간을 채우면서 유로(60)를 형성해 주는 필러(filler)이다.

그리고, 본 발명의 제 2실시예는 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 연료가 유입되는 유입구(14)와 유출되는 유출구(16)가 그 양단에 형성되고, 그 중간부에 중공부가 형성된 하우징(22)과; 자성체로 이루어져, 상기 하우징(22)의 중간부에 형성되어 있는 중공부에 적어도 한 개 이상 장착되어 외곽 자기 회로를 형성하는 것으로, 그 중심부에는 장방형의 중공부가 형성된 외곽 자성체(55, 56)와; 상기 외곽 자성체(55, 56)에 형성된 장방형의 중공부에 서로 대응되는 자극 방향을 갖고 부착되는 한 쌍의 자석(51, 52, 53, 54)과; 상기 자석(51, 52, 53, 54)의 내측으로 그 중간부에 유로(65)를 형성하도록 서로 대응되게 부착되어 내측 자기 회로를 형성하는 한 쌍의 내측 자성체(45, 46, 47, 48)로 이루어진다.

도 3에서 도면 부호 74는 2개로 형성된 자석(51∼54) 사이를 분리시켜 주는 원형의 격판이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 제 2실시예는 자석(51∼54)에 의하여 발생된 자기장이 외곽 자성체(55, 56)에 의하여 외측으로 자기 회로를 형성하고, 내측으로 내측 자성체(45∼48)에 의하여 자기 회로를 형성한다.

그리고, 유입구(14)를 통해 공급되는 연료가 상기 내측 자성체(45∼48)에 의하여 형성된 자기 회로의 중간 부분에 형성된 유로(65)를 통과하면서 자기장을 통과하므로, 유류가 자기력에 의하여 이온화되며, 이렇게 이온화된 유류는 다시 유출구(16)를 통해 엔진으로 공급된다.

한편, 유류가 이온화되면 전하를 전달하는 이온(전자)이 증가하여 원래 고저항인 유류의 전기 저항이 감소한다. 이런 이론을 바탕으로 유류의 전기 저항을 측정하여 유류의 이온화 정도를 유출할 수 있는 것이다.

이를 근거로 유류의 전기 저항을 측정해 본 결과, 아래의 표 1과 같은 측정 결과를 얻었다.

유류 종류	유류 저항치(30℃)	20분간 이온화된 후의 전기 저항(29℃)	시험 유류량	기타
휘발유	41.5㏁(평균)	25.7㏁(평균)	4ℓ	냉각 장치
경유	25.2㏁(평균)	10.3㏁(평균)	4ℓ	냉각 장치

여기서, 시험 유류에 냉각 장치를 한 것은 오일 펌프의 열이 시험 유류에 전도되어 전기 저항이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이고, 시험 중 유류의 온도가 상승하면 전기 저항은 낮아지고, 온도가 내려가면 전기 저항은 상승하는 현상이 나타났다.

유류의 전기 저항 측정 센서는 판과 판 사이를 통과하는 방식으로 유류의 전기 저항을 측정하는 것은 콘덴서의 영향 때문에 전기 저항만을 측정하기 어려웠으나, 타공망을 근접시켜 타공망 사이로 유류를 통과시키면서 전기 저항을 측정하면 손쉽게 근사적이나마 확실한 전기 저항을 측정할 수 있었다.

따라서, 이온이 발생한다는 사실을 확인할 수 있었다.

상기 실험에서 사용된 오일 펌프는 현대 자동차의 소나타 3용 오일 펌프였으며, 저항 측정은 500V, 1,000㏁ 절연 저항계(MD-500HD)를 이용하였다.

본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치를 이용하여 이온화된 유류의 연소 시험은 자동차의 연료 공급 호스를 자르고, 본 발명에 따른 유류 이온 발생 장치를 장착하여, 연료 탱크의 유류에 어느 정도 이온을 발생시킨 후, 연료 탱크의 유류를 완전히 빼내어 5ℓ용 비커로 유류량을 측정한 다음, 다시 탱크에 주입하고 주행하여, 연료 탱크의 유량을 측정하면 소모 유량을 알 수 있는 방법으로 연비를 측정한 결과 아래의 표 2와 같은 결과를 얻었다.

유류	시험차종	주행거리	출고연비	시험 연비
휘발유	현대자동차 소나타3(자동, 2,000cc)	65,000km	10.8km/ℓ	13.4km/ℓ(시내주행조건, 50km/H)
경유	기아자동차 네토나 터보(수동, 2,000cc)	13,500km	11km/ℓ	14.7km/ℓ(시내주행조건, 50km/H)

상기 표 2에서와 같이 본 발명에 따른 유류 이온화 장치를 이용하여 연료를 이온화시켜 연소시키면 자동차의 출고 연비에 비하여 연비가 뚜렷하게 향상되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 가솔린 엔진을 장착한 차량의 경우에 연료 탱크에서 인젝터로 공급되는 연료가 모두 엔진의 실린더로 공급되는 것이 아니라, 잉여 연료는 피드백 라인을 따라서 연료 탱크로 복귀한다.

이 때에, 연료 탱크로 복귀하는 연료는 이미 이온화되어 있는 연료이기 때문에 이온화 정도가 더욱 향상되는 이점이 있다.

따라서, 가솔린 엔진 차량의 경우에 연료 탱크에 항상 10ℓ 이상 정도의 잔량을 남기고 연료를 충전하는 것이 바람직한 연료 주입법이다.

그러나, 경유를 이용한 디젤 엔진의 경우 연료 피드백 라인이 없기 때문에 위와 같은 부수적인 효과는 거둘 수 없다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치는 내연 기관에 공급되는 연료를 이온화시켜 공급하여 완전 연소에 가깝게 연소시킴으로써 연비를 향상시켜 주는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 유류 이온화 장치에 있어서,

   자기력을 발생하는 자석과; 상기 자석의 자기력이 감소하는 것을 방지하고, 자성체에 의한 자화 유도를 이용하여 상기 자석에서 발생하는 자속을 고밀도로 집속시켜 자기 회로를 형성시켜 주는 것으로, 그 중간 부분에 유류를 통과시켜 주는 유류 통로를 형성하여 통과하는 유류가 집속된 자기력에 의하여 이온화되는 자기 회로부와; 그 양단에 유류가 통과하는 유입구 및 유출구가 형성되어 있으며, 상기 자석과 자기 회로부를 그 내부에 내장하는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(20)은 연료가 유입되는 유입구(10)와 유출되는 유출구(12)가 그 양단에 형성되고 그 중간부에 중공부가 형성되어 이루어지고; 상기 자석(50)은 상기 하우징(20)의 중간부에 형성되어 있는 중공부의 중심부에 장착되는 것으로, 원주형으로 이루어지며; 상기 자기 회로부는 자성체로 이루어져, 상기 자석(50)의 양단에 각각 부착되는 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와, 상기 하우징(20)의 내측 벽에 장착되는 것으로, 그 단면 형상이 ''자 형상으로 이루어져, 그 양단이 상기 제 1 및 제 2자성체(40, 42)의 외주면에 대향되게 장착되는 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)와, 상기 제 1 및 제 2자성체(40, 42)와 제 1 및 제 2환형 자성체(30, 32)간에 환형 통로(60)를 형성하기 위하여 사이에 설치되어 서로를 이격시켜 주는 비자성체로 된 다수의 블록(80)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(22)은 연료가 유입되는 유입구(14)와 유출되는 유출구(16)가 그 양단에 형성되고 그 중간부에 중공부가 형성되어 이루어지고; 상기 자기 회로부는 자성체로 이루어져, 상기 하우징(22)의 중간부에 형성되어 있는 중공부에 적어도 한 개 이상 장착되며, 외곽 자기 회로를 형성하는 것으로, 그 중심부에는 장방형의 중공부가 형성된 외곽 자성체(55, 56)와, 상기 외곽 자성체(55, 56)에 형성된 장방형의 중공부에 서로 대응되는 자극 방향을 갖고 부착되는 한 쌍의 자석(51, 52, 53, 54)과, 상기 자석(51, 52, 53, 54)의 내측에 각각 부착되어 내측 자기 회로를 형성하는 것으로 그 중간에 유로(65)를 형성하는 한 쌍의 내측 자성체(45, 46, 47, 48)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감자 방지 기능을 갖는 자기 회로를 이용한 유류 이온화 장치.