KR20000068170A - 연료 활성화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연료 활성화 장치에 관한 것으로 축소 중공관과 확대 중공관이 일체인 본체의 양단에는 유입구와 배출구를 갖는 덮개를 나사조임으로 체결하고,

상기 축소 중공관에는 중앙볼록부가 일체인 볼록그물망, 원통형 가속봉의 외면에 다수의 나선홈을 시계방향으로 형성하면서 후단과 접하는 분쇄링을 결합한 충돌 및 와류수단, 상협하광형 원통인 가속봉의 외면에 다수의 나선홈을 반시계방향으로 형성하면서 후단의 외면과 접하는 링을 결합한 충돌 및 역와류수단 및 다수의 그물망을 차례로 배열한 후 좁은 직경의 통과홀을 가진 결합구를 통해 확대 중공관을 결합하고,

상기 확대 중공관의 내부에는 중앙에 원뿔형 돌기 및 톱니형 외표면이 일체이며 다수개의 구멍을 원주상에 형성한 중심 분산통과, 그 외부의 톱니형 외표면 및 다수의 구멍을 형성한 원통형 분산판들을 다수 적층 설치하면서 그 사이에 미세한 공간이 형성되도록 함으로써 연료유의 분산 및 걸름, 충돌 및 와류, 소용돌이, 충돌 및 역와류 그리고 분산의 기능이 수행되면서 산소와의 충분한 혼합이 이루어져 연소효율을 극대화할 수 있도록 한 것이다.

Description

연료 활성화 장치 {Fuel Activating System}

일반적으로 차량이나 기타 동력 장치의 엔진에서는 연료유를 밀폐된 용기의 내부로 유입시켜 압축시킨 뒤 점화에 의한 폭발이 이루어지도록 하고 폭발시 발생되는 힘을 이용하여 동력을 얻도록 한 것임은 이미 잘 알려진 사실이다.

그러므로 연료유 등의 유체를 전처리하여 그 물리적 성질을 개선된 상태에서 압축과 점화에 의한 폭발이 행하여지도록 하는 유류 전처리를 수행하게 되면 연소 효율이 향상되어 연비가 높아짐은 물론, 불완전 연소에 의한 대기의 오염도 현저히 줄일 수 있게 된다.

연료유 등의 유체를 노즐을 통해 고속으로 분사시키게 되면 노즐을 통해 빠져나감과 동시에 압력이 해제되어 순간적으로 팽창하면서 유체가 작은 미립자 상태로 되고, 이와 같이 미립자 상태로 된 유체는 주변의 공기와 많이 접하면서 용존산소량을 증가시키게 된다.

즉, 유체에 진동 또는 충격을 가하거나, 고속으로 분사시키게 되면 유체의 결합 관계가 불안정한 상태로 되며, 그 입자 사이에 간격이 발생하게 되어 다량의 산소가 흡착되어 유체의 활성화가 이루어지게 된다.

이와 같이 활성화가 이루어진 연료유는 이를 연소시킬 때 완전 연소가 이루어져 매연이나 그을음 등이 현저하게 감소하게 되어 배기 가스로 인한 환경의 오염을 방지할 수 있으며, 연소 효율이 증대되는 것을 볼 수 있다.

종래에는 유체를 압축 및 팽창시켜 분산토록 하는 가속봉을 설치하여 연료유를 활성화되도록 하거나, 연료유를 고속으로 회전토록 하는 회전 가속봉을 가짐과 동시에 다단으로 적층된 원통형 분산판에 의해 압축 및 팽창이 반복적으로 이루어지도록 하여 연료유가 활성화 되도록 하였다.

본 고안은 연료유(가솔린, 중유, 경유, 등유 등등)가 완전 연소가 되도록 하는 연료 활성화 장치에 관한 것으로, 특히 자동차의 연료유가 유관(PIPE)을 통해 엔진으로 공급되는 경로상에 연류유의 분산 및 걸름, 충돌 및 와류, 소용돌이, 충돌 및 역와류 그리고 분산의 기능이 수행되도록 함으로써 연료유의 운동에너지를 극대화하고 산소와의 충분한 혼합이 이루어지도록 하여 연소시 완전연소가 이루어질 수 있도록 하는 가열식 연료유 활성화 장치에 관한 것이다.

본 발명은 아래에 기술되어지는 상세한 설명에서 더욱 충분히 이해할 수 있을 것이며 첨부한 도면에 도시됨에 의해서 본 발명에 제한을 두는 것을 아님을 밝혀둔다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구성을 나타낸 단면도이고;

도 2는 본 고안의 부품인 가속봉의 사시도이며;

도 3은 본 고안의 부품인 분쇄링의 사시도이고;

도 4는 본 고안의 부품인 원통형 분산판의 사시도이며;

도 5의 (A)(B)는 연료유와 물을 혼합한 상태를 현미경으로 촬영한 사진이다.

그러나 상기와 같은 종래의 연료 활성화장치에 의하여서는, 연료 탱크의 연료유를 가속봉이나 회전 가속봉으로 공급시켜서 연료유의 분산이 원활하게 발생되지 않아 연료의 연소효율이 극대화되지 않는 단점이 있었다.

이에 따라 본 고안은 자동차의 연료유가 유관을 통해 공급되는 경로상에 연료유의 분산 및 걸름, 출동 및 와류, 소용돌이, 충돌 및 역와류 그리고 분산의 기능이 순차적으로 수행되도록 함으로써 산소와의 충분한 혼합이 이루어지면서 연소 효율을 극대화할수 있도록 한 연료 활성화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 축소 중공관과 확대 중공관이 일체인 본체의 양단에는 유입구와 배출구를 갖는 각각의 덮개가 나사조임으로 체결되도록 하고,

상기 축소 중공관에는 중앙볼록부가 일체인 블록그물망을 설치하여 분산 및 이물의 걸름이 가능하도록 한다.

상기의 볼록그물망과 접하는 위치에 원통형 가속봉의 외면에 다수의 나선홈을 시계방향으로 형성하면서 후단과 접하는 분쇄링을 결합한 충돌 및 와류수단을 구비하여 그물망을 통과한 연료유가 나선홈을 흐르는 중에 압축되면서 그 유속이 빨라지도록 하고, 다시 분쇄링과 접하는 부위에서는 좁아진 상태의 나선홈을 더욱 빠르게 통과하도록 하고, 상기 원통형 가속봉의 나선홈을 통과한 연료유는 분쇄링의 경사면과 원통형 가속봉의 원뿔형 돌출부에 의해 충격파가 발생되면서 분쇄링의 작은 공급공을 통하여 미립자의 상태로 분쇄되면서 토출되도록 한다.

상기의 충돌 및 와류수단과 접하는 위치에 상협하광의 원통형 가속봉의 외면에 다수의 나선홈을 반시계방향으로 형성하면서 후단의 일부가 끼워지는 링을 결합한 충돌 및 역와류수단을 구비하여 미립자의 상태로 흐르는 연료유가 그 흐름의 방향이 바뀌어 와류되어 소용돌이의 상태로 흐르면서 상협하광의 원통형 가속봉의 나선홈을 경유하는 중에 압축되도록 하고, 다시 링과 접하는 부위에서는 좁아진 나선홈을 더욱 빠른 속도로 통과하도록 하고, 와샤와 함께 다수의 그물망을 설치한 축소 중공관의 끝단에는 좁은 직경의 통과홀을 가진 결합구를 나사조임으로 결합하면서 다시 확대 중공관을 결합하여 연료유의 분산이 이루어지도록 한다.

상기 확대 중공관의 내부에는 중앙에 원뿔형 돌기와 주연부의 톱니형 외표면이 일체이며 그 아래에 다수개의 구멍이 원주상에 형성된 중심 분산통을 삽입하고, 상기 중심 분산통의 외부에는 톱니형 외표면을 가지며 그 아래에 다수의 구멍이 원주상으로 형성된 원통형 분산판들을 다수 나란히 적층 설치하면서 그 사이에 미세한 공간이 형성되도록 함으로써 연료유의 분산 및 걸름, 충돌 및 와류, 소용돌이, 충돌 및 역와류 그리고 분산의 기능이 수행되면서 산소와의 충분한 혼합이 이루어져 연소효율을 극대화할 수 있도록 한 것이다.

또한 본 고안은 연료의 공급라인에 설치할 때 마찰저항에 의해 공급되는 유량이 저하되지 않게 설치하는 것이 바람직하며, 통상의 보일러나 소각로 등의 연료 공급라인에 설치하거나, 가솔린 엔진과 같은 내연기관 또는 디젤엔진과 같은 외연기관의 연료공급라인에 설치하여 연료유를 활성화시키도록 한다.

이하 본 고안을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하면 다음과 같다.

축소 중공관(2)과 확대 중공관(3)이 일체인 중공관(1)의 양단부에는 유입구(5)와 배출구(7)를 갖는 각각의 덮개(4)(6)가 나사조임으로 체결되도록 하고,

상기 축소 중공관(2)에는 중앙블록부(9)가 일체인 볼록그물망(8)을 설치하여 분산 및 이물의 걸름이 가능하도록 하고,

상기의 블록그물망(8)과 접하는 위치에 원통형 가속봉(10)의 외면에 다수의 나선홈(11)을 시계방향으로 형성하면서 후단의 외면과 접하는 분쇄링(13)을 결합한 충돌 및 와류수단을 구비하여 상기의 그물망(8)을 통과한 연료유가 외면의 나선홈(11)을 경유하는 중에 압축되면서 유속이 빨라지도록 하고,

상기 분쇄링(13)과 접하는 부위에서는 좁아진 나선홈(11)을 통과하도록 하고,

상기 원통형 가속봉(10)의 나선홈(11)을 통과한 연료유는 분쇄링(13)의 경사면(14)과 원통형 가속봉(10)의 원뿔형 돌출부(12)에 의해 충격파가 발생되면서 상기 분쇄링(13)의 작은 공급공(15)을 통하여 미립자의 상태로 토출되도록 하고,

상기 분쇄링(13)과 접하는 위치에 상협하광의 원통형 가속봉(16)의 외면에 다수의 나선홈(17)을 반시계방향으로 형성하면서 후단의 일부가 끼워지는 링(18)을 결합한 충돌 및 역와류수단을 구비하여 미립자의 상태로 상기의 분쇄링(13)을 통과한 연료유가 오목홈(16a)이 일체인 상협하광의 원통형 가속봉(16)의 나선홈(17)의 형성방향에 의해 흐름이 와류되어 소용돌이의 상태로 흐르는 중에 압축되도록 하고,

상기 링(18)에 끼워지면서 홈의 깊이가 좁아진 나선홈(17)에서는 연료유가 더욱 빨리 통과하도록 하고,

상기 상협하광의 원통형 가속봉(16)을 통과한 연료유가 흐르는 상기 축소 중공관(2)의 끝단에는 와샤(19a)에 의해 고정된 상태를 유지하도록 다수의 그물망(19)들을 내설한 후 좁은 직경의 통과홀(21)을 가진 결합구(20)를 나사조임으로 결합하면서 다시 확대 중공관(3)을 나사조임으로 결합하여 연료유의 분산이 이루어지도록 하되,

상기 확대 중공관(3)의 내부에는 중앙에 원뿔형 돌기(23)와 주연부의 톱니형 외표면(24)이 일체이며 그 아래에 다수개의 구멍(25)이 원주상으로 형성된 중심 분산통(22)을 삽입하고,

상기 중심 분산통(22)의 외부에는 톱니형 외표면(27)을 가지며 그 아래에 다수의 구멍(28)이 원주상으로 형성된 원통형 분산판(26)들을 다수 나란히 적층 설치하면서 그 사이에 미세한 공간(29)이 형성되도록 하고,

상기 본체(1)의 외면에는 적절한 두께의 고무 커버(30)를 일체가 되도록 형성한 것이다.

도면중 미설명 부호 31은 밀폐용 링을 나타내고,

화살표는 연료유의 흐름방향을 표시한다.

이와 같이 구성한 본 고안의 연료 활성화 장치는 보일러, 소각로 등의 연소 장치의 연료 공급라인 또는 가솔린 엔진 등의 내연기관이나 디젤엔진 등의 외연기관의 연료 공급라인에 설치하여 사용하는 것으로서,

본체(1)의 일측에 나사조임으로 체결되는 덮개(4)의 유입구(5)에는 연료 탱크와 연결하면서 타측에 나사조임으로 체결되는 덮개(6)의 배출구(7)에는 엔진과 연결하여 연료유가 공급되도록 한다.

그 상태에서 엔진을 가동시키게 되면 연료 펌프에서 발생하는 기본 압력과 흡입력(2∼5 Kg/cm)에 의해 연료유가 유입구(5)를 통해 축소 중공관(2)으로 유입되고, 입구에 설치된 볼록그물망(8)에 의해 연료유가 분산되는 현상이 발생하게 되는 동시에 중앙볼록부(9)에는 연료유에 포함된 이물질이 걸려 통과하지 못하게 하여 깨끗한 연료유만 엔진으로 공급되도록 한다.

상기의 볼록그물망(8)을 통과하는 중에 분산된 연료유는 충돌 및 와류수단의 원통형 가속봉(10)의 면에 충돌된 후 외면에 시계방향으로 다수 형성한 나선홈(11)들을 따라 흐르면서 압축의 효과와 함께 헬리컬 곡선에 의한 흐름으로 인해 압력저항은 최소가 되는 동시에 스핀회전의 각속도에 의해 최대의 가속을 얻도록 한다.

그리고 상기의 와류에 의해 연료유에 열이 발생하면서 미세하게 분해하는 작용을 상승시킨다.

상기의 나선홈(11)이 형성된 원통형 가속봉(10)을 원뿔형으로 형성하여 원료의 가속 및 분산의 효과가 점진적으로 증가하도록 하였다.

그리고 상기 원통형 가속봉(10)의 나선홈(11)의 후단과 분쇄링(13)이 접하는 부위에서는 좁아진 나선홈(11)을 통과하면서 유속이 더욱 빨라지게 된다.

상기 원통형 가속봉(10)의 나선홈(11)을 통과한 연료유는 분쇄링(13)의 경사면(14)에 충돌한 후 다시 원통형 가속봉(10)의 원뿔형 돌출부(12)에 충돌하여 흐름의 속도도 변화되면서 초음파에 가까운 충격파가 발생되어 상기 분쇄링(13)의 작은 공급공(15)을 통하여 압축된 미립자의 상태로 토출된다.

상기 분쇄링(13)을 통과한 연료유는 충돌 및 역와류수단의 상협하광의 원통형 가속봉(16)의 면에 충돌된 후 외면에 반시계방향으로 다수 형성한 나선홈(17)으로 흐르게 되어 스핀회전의 방향이 변화되면서 와류하여 소용돌이의 상태로 흐르게 된다.

상기의 소용돌이 상태로 오목홈(16a)이 일체인 상협하광의 원통형 가속봉(16)의 나선홈(17)을 흐르는 연료유들이 상호 충돌하면서 진동음이 발생하게 되어 미세한 입자들이 다시 분해된다.

그리고 상기 링(18)에 일부가 끼워진 부위에서 좁아진 나선홈(17)을 통과하는 연료유는 유속이 빨라져 분해도 촉진된다.

상기의 가속봉(10)(16)을 경유한 연료유는 상기 축소 중공판(2)의 끝단에 와샤(19a)에 의해 고정된 상태를 유지하도록 내설한 다수의 그물망(19)들과 차례로 충돌하면서 충격에 의한 초음파와 미립자의 분해 및 연료유의 활성화가 이루어지게 된다.

상기 축소 중공판(2)의 그물망을 통과한 미립자 상태의 연료유는 결합구(20)의 통과홀(21)을 거쳐 확대 중공관(3)으로 흐르는 중에 분산의 작용이 행하여진다.

즉, 연료유의 일부는 중심 분산통(22)의 중앙에 돌출된 원뿔형 돌기(23)와 충돌하면서 다시 확산되게 되고, 연료유의 일부는 중심 분산통(22)과 원통형 분산판(26)들의 사이에 형성된 미세한 공간(29)을 통하여 흐르는 중에 주연부의 톱니형 외표면(24)(27)들과 충돌하여 분산의 효과가 극대화된 후 원주상으로 형성한 다수개의 구멍(25)(28)을 통해 중앙으로 모아진 후 덮개(6)의 배출구(7)를 통하여 엔진에 공급되도록 한다.

그리고 상기 본체(1)의 외면을 고무커버(30)로 에워싸도록 함으로써 미립자의 상태로 흐르는 연료유가 금속인 본체(1)의 미세한 틈으로 누수되는 것을 방지하고, 설치되는 부위가 엔진과 가까운 까닭에 외부의 열을 차단하면서 연료유가 휘발유인 경우 외부열에 의해 폭발할수 있는 원인을 없애주며, 경유의 경우에는 처음 시동을 걸 때 외부의 낮은 온도로 부터 보온하는 효과를 얻도록 한다.

상기의 배출구(7)를 통하여 엔진으로 공급되는 연료유는 0.005μ 정도로 미세하게 분쇄된 상태이므로 연소시 공기와의 혼합이 용이하여 혼합비가 높아지면서 연소효율이 높게된다.

즉, 연료유의 일종인 벙커C유 85%와 물 15%를 혼합한 상태를 전자현미경으로 촬영한 결과 일반적인 연료유를 혼합한 경우에는 도 5의 (A)에 도시한 것과 같이 혼합이 거의 이루어지지 않은 상태이지만, 본 연료 활성화장치를 경유한 미세하게 분쇄된 연료유를 물과 혼합한 경우에는 도 5의 (B)에 도시한 것과 같이 연료유와 물이 잘 혼합되어 있음을 알 수 있다.

따라서 본 고안의 연료 활성화 장치에 의하여서는 자동차의 연료유가 유관을 통해 엔진으로 공급되는 경로상에 연료유의 분산 및 걸름, 충돌 및 와류, 1차 소용돌이, 충돌 및 역와류, 2차 소용돌이, 충돌, 3차 소용돌이 그리고 분산의 기능이 수행되도록 함으로써 연료유의 운동에너지를 극대화하고 산소와의 충분한 혼합이 이루어지면서 연소시 완전연소가 이루어질 수 있도록 한것이다.

Claims (1)

1. 축소 중공관(2)과 확대 중공관(3)이 일체인 본체(1)의 양단에는 유입구(5)와 배출구(7)를 갖는 각각의 덮개(4)(6)가 나사조임으로 체결되도록 하고,

   상기 축소 중공관(2)에는 중앙볼록부(9)가 일체인 볼록그물망(8)을 설치하고,

   상기의 볼록그물망(8)과 접하는 위치에 상협하광형 원통이며 원뿔형 돌출부(12)가 일체인 원통형 가속봉(10)의 외면에 다수의 나선홈(11)을 시계방향으로 형성하면서 후단에는 경사면(14)과 작은 공급공(15)이 일체인 분쇄링(13)을 결합한 충돌 및 와류수단을 구비하고,

   상기의 분쇄링(13)과 접하는 위치에 오목홈(16a)이 일체인 상협하광의 원통형 가속봉(16)의 외면에 다수의 나선홈(17)을 반시계방향으로 형성하면서 후단의 일부가 링(18)에 끼워지도록 결합한 충돌 및 역와류슈단을 구비하고,

   상기 축소 중공관(2)의 끝단에는 다수의 그물망(19)들을 내설한 후 좁은 직경의 통과홀(21)을 가진 결합구(20)를 나사조임으로 결합하면서 다시 확대 중공관(3)을 나사조임으로 결합하고,

   상기 확대 중공관(3)의 내부에는 중앙에 원뿔형 돌기(23)와 주연부의 톱니형 외표면(24)이 일체이며 그 아래에 다수개의 구멍(25)이 원주상으로 형성된 중심 분산통(22)을 삽입하고,

   상기 중심 분산통(22)의 외부에는 톱니형 외표면(27)을 가지며 그 아래에 다수의 구멍(28)이 원주상으로 형성된 원통형 분산판(26)들을 다수 나란히 적층 설치하면서 그 사이에 미세한 공간(29)이 형성되도록 하고,

   상기 본체(1)의 외면에는 적절한 두께의 고무 커버(30)를 일체가 되도록 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 연료 활성화 장치.