KR20020040573A

KR20020040573A - 에멀젼 제조장치

Info

Publication number: KR20020040573A
Application number: KR1020010072535A
Authority: KR
Inventors: 히데오 후루까와
Original assignee: 안자키 사토루; 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2002-05-30
Also published as: US7175335B2; JP4156191B2; JP2002159832A; US20020060950A1

Abstract

분리가 어려운 안정된 에멀젼(emulsion)을 제조할 수 있는 동시에 제조원가인하 및 소형화를 도모할 수 있는 에멀젼제조장치를 제공하는 것.

액체끼리 혼합시키는 혼합수단과, 이 혼합수단으로 제조된 혼합액을 승압하는 승압펌프와, 격벽(64)에 의하여 구획된 복수의 격실(61A)을 가지는 동시에 격벽 (64)에 인접한 격실(61A)끼리 연통되는 3개의 소공(64A)이 형성된 유화수단(60)을 구비한 에멀젼제조장치. 승압펌프로 유화수단(60)에 압송된 혼압액은 격벽(64)의 소공(64A)에서 고압으로 고압 분출되어 유체마찰이 생긴다. 이 때문에 혼합액의 입자를 미세화할 수 있고 안정된 양질의 물에멀젼연료가 얻어진다. 또한 에멀젼제조장치는 혼합수단 및 구조가 간단한 유화수단(60)으로 구성되어 있어서 장치전체의 소형화 및 제조원가 인하가 도모된다.

Description

에멀젼제조장치{EMULSIFIER}

본 발명은 에멀젼(emulsion)제조장치에 관한 것으로 상세하게는 적어도 2종류이상의 액체끼리 혼합하여 에멀젼을 제조하는 에멀젼제조장치에 관한 것이다.

종래부터 엔진의 배기 중의 질소산화물(NOx), 흑연 등의 유해물질을 감소하기 위하여 연료와 물을 혼합한 물에멀젼 연료를 사용하는 것이 알려져 있다. 이와 같은 물에멀젼연료는 연료와 물의 혼합을 양호하게 하기 위하여 계면활성제가 사용되고 있다.

이러한 물에멀젼연료를 제조하는 장치로서 이하에 열거하는 것이 알려져 있다.

① 연료, 물 및 계면활성제를 고속의 믹서로 혼합한 다음 이 혼합액을 엔진에 공급하는 것.

② 연료, 물, 및 계면활성제에 회전을 부여하면서 그 회전에 의하여 혼합된 혼합액을 엔진에 공급하는 것.

또 상기 ①,②이외의 장치로서 이하의 것이 제안되어 있다.

③ 실린더 형상의 본체와, 이 실린더 형상의 본체 내에 분사구가 배치된 유체가속용 노즐과, 실린더형상의 본체 내에 배치된 충돌벽 및 교반용 로터(rotor), 또는 스테이터(stator)를 구비하고 있는 것. 이 제조장치에서는 연료, 물, 및 계면활성제를 믹서 등으로 혼합한 다음 이 혼합액을 액체가속용 노즐로 실린더형상의 본체 내에 분사하고 혼합액을 충돌벽에 충돌시키어 혼합액의 입자의 미소화(微小化)를 도모하고 있다. 또 실린더형상의 본체 내에 충만된 혼합액은 교반용 로터 또는 스테이터에 의해 교반되어 균일하게 혼합된 상태로 된다.

그러나 상술한 ①∼③의 에멀젼의 연료의 제조장치에서는 다음과 같은 문제가 있다.

①및②의 제조장치에서는, 연료, 물, 및 계면활성제를 믹서로 혼합하거나 액체에 회전력을 부여하는 것으로 혼합하고 있으므로 이들 제조장치로 제조된 물에멀젼연료는 혼합이 충분하지 않다. 이 때문에 물에멀젼 연료의 안정성이 나쁘고 보존에 적합하지 않으며 보존 중에 연료와 물이 분리하기 쉽다. 그리고 연료와 물이 분리된 것이 엔진의 연료계통에 공급되면 연료계통에 녹이 쓰는 등의 열화가 생기고 엔진의 내구성 등의 성능에 악영향이 생길 우려가 있다.

한편 ③의 제조장치에서는 물에멀젼연료의 제조에 시간이 걸리기 때문에 제조한 물에멀젼연료를 연속적으로 엔진에 공급하기 위해서는 제조한 물에멀젼연로를 저장할 저장탱크가 필요할 뿐 아니라 장치전체가 크게 되므로 코스트 면에서도 문제가 있다.

본 발명의 목적은 분리가 어려운 안정된 에멀젼을 제조할수 있을 뿐 아니라 제조원가를 내리고 소형화 할수 있는 에멀젼제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 에멀젼 제조장치는 상기한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 구비하고 있다.

청구항1에 기재된 발명은 적어도 2종류이상의 액체끼리 혼합하여 에멀젼을제조하는 에멀젼제조장치이며, 상기 복수의 액체끼리 거의 균일하게 혼합하는 혼합수단과, 이 혼합수단으로 제조된 혼합액을 승압하는 승압펌프와, 이 승압펌프에서 압송(壓送)된 혼합액을 유화(乳化)상태로 하는 유화수단을 구비하며 상기 유화수단은, 상기혼합액이 유입하는 복수의 격실(隔室)(compartment)을 가지며, 상기 복수의 격실은 각 격실사이에 배치되어 있는 격벽(隔璧)에 의하여 구획되며 상기 격벽에는 이 격벽을 사이에 두고 인접한 상기 격실끼리 연통(連通)하는 적어도 1개 이상의 소공(小孔)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면 혼합수단으로 복수의 액체끼리 혼합되어 이 혼합액은 승압펌프에 의해 유화수단으로 압송된다. 유화수단의 격실에 혼합액이 유입되면 혼합액은 격벽의 소공에서 고속으로 분출되어 옆의 격실로 유입된다, 이 분출공에서 고속으로 분출된 혼합액과 옆 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰이 생기므로 혼합액을 입자크기가 미세한(fine) 유화상태로 할 수가 있다.

또 혼합수단으로 복수의 액체끼리 균일하게 혼합하여 이 혼합액을 유화수단에 공급하고 있기 때문에 균일하게 혼합된 에멀젼을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 에멀젼제조장치는 혼합수단 및 구조가 간단한 유화수단으로 구성되어 있으므로 장치전체를 소형화 할 수 있을뿐 아니라 제조원가를 싸게 할 수 있다.

청구항2에 기재된 발명은 청구항1에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서, 상기 격벽의 소공에 상당(相當)하는(eguivalent) 원(圓)의 직격은 0.5mm∼2mm인 것을 특징으로 한 것이다.

이 발명에 의하면, 격벽의 소공의 상당원(相當圓)의 지름을 0.5mm∼2mm로 하고 있기 때문에 보다 고압이면서 고속(예컨대 40∼50m/s)으로 소공에서 혼합액을 분출할 수 있고 소공에서 고속으로 분출되는 혼합액과 옆의 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰(流體摩擦)을 보다 크게 할 수 있어, 혼합액의 입자크기를 보다 미세하게 하여 분리하기 어려운 유화상태로 할 수 있다.

또한 소공의 상당원의 지름을 0.5mm보다 작게 하면 혼합액이 소공을 통과할 때의 저항이 지나치게 크게되어 효율이 좋은 혼합을 할 수 없다. 한편, 소공의 상당원의 지름을 2mm보다 크게 하면, 생기는 유체마찰이 작기 때문에 혼합액을 충분한 유화상태로 할 수 없는 가능성이 있다.

청구항3에 기재된 발명은 청구항1 또는 청구항2에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서, 상기 승압펌프의 토출압은 5MPa∼15PMa인 것을 특징으로 한 것이다.

이 발명에 의하면 승압펌프의 토출압을 5MPa∼15PMa으로 하였기 때문에 청구항2에 기재된 발명과 거의 동일한 작용효과가 기대된다.

즉 소공에서 혼합액을 고압이면서 고속으로 분출할 수 있어 유체마찰을 보다 크게 할 수 있어 혼합액을 입자의 지름이 미세하여 분리하기 어려운 유화상태로 할 수 있다.

또한 승압펌프의 토출압을 5MPa보다 작게 하면 혼합액의 분출속도가 작게되어 액체마찰이 작게 되기 때문에 혼합액의 입자가 충분히 미세하게 되지 않을 가능성이 있다. 한편, 승압펌프의 토출압을 15PMa 보다 크게 하면, 혼합액의 소공에서의 분출속도가 지나치게 크게되어 혼합액이 소공을 통과할 때의 저항이 크게되기때문에 효율이 좋은 혼합을 할 수 없다.

청구항4에 기재된 발명은 청구항 1내지 청구항3의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서, 상기 혼합수단은 상기 복수의 액체와 계면활성제를 거의 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 액체의 표면장력(surface tention)을 낮추는 계면활성제를 사용하기 때문에 분리하기 어려운 안정된 에멀젼을 만들 수 있다.

청구항5에 기재된 발명은 청구항1내지 청구항4의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서, 상기 승압펌프는 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의해 승압펌프를 구동하고 있으므로 전동모터의 회전속도를 임의로 설정할 수가 있어서 승압펌프의 토출유량을 용이하게 조정할 수 있어 격벽의 소공에서 분출되는 혼합액의 속도나 압력을 용이하게 조정할 수 있다.

청구항6에 기재된 발명은 청구항1내지 청구항4의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서 상기 승압펌프는 상기 유화수단으로 유화상태로 된 혼합액을 연료로서 이용하는 엔진에 의해 구동되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 예컨대, 엔진의 크랭크샤프트나 캠샤프트등에서 구동력을 취출하여 승압펌프를 구동하고 있기 때문에 승압펌프를 구동하기 위한 별체(sepa- rate)의 모터등이 불필요하게 되어 부품수를 줄일 수 있는 동시 제조원가를 인하하고 차지하는 공간을 적게 할 수 있다.

청구항7에 기재된 발명은 청구항 1내지 청구항 6의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서, 상기 승압펌프는 가변용량형인 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 승압펌프로서 가변용량형의 펌프를 사용하였기 때문에 승압펌프의 토출압을 자유롭게 설정할 수 있어 격벽의 소공에서 분출되는 혼합액의 속도나 압력을 간단하게 조정할 수 있다.

청구항8에 기재된 발명은 청구항 1내지 7항의 어느 것에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서,

상기 승압펌프의 상류측에는 상기 혼합수단으로 제조된 혼합액을 상기 승압펌프로 압송하는 예압송(豫壓送)펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 발명에 의하면 예압송펌프에 의해 승압펌프입구측의 혼합액의 유체압을 높일 수가 있으므로 승압펌프입구에서의 캐비테이션(cavitation)을 방지할 수 있다.

청구항9에 기재된 발명은 청구항1내지 청구항8의 어느 것에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서, 상기 유화(乳化)수단은 실린더형상의 본체를 가지며 이 본체 내에는 상기 격벽끼리의 간격, 및/또는 상기 격벽과 상기 본체내의 일단(一端) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서(spacer)가 배치되고 상기 스페이서는 상기 본체의 길이방향을 따라 상기 격벽과 교호(交互)로(alternately) 배열되며 상기 격벽 및 스페이서는 상기 본체 내에 배치된 스프링에 의해 상기 본체의 길이방향으로 따라 한 방향으로 배력(配力)되어 상기 본체에 눌러대어진 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면, 실린더 형상의 본체 내에 격벽과 스페이서가 교호로 배열되고 이들 격벽 및 스페이서가 스프링에 의해 본체 내의 단부(端部)에 배력되어 있기 때문에 인접한 격벽사이의 간격 등을 일정하게 유지할 수 있어, 본체 내에 복수의 격실을 용이하게 형성할 수 있다.

또 실린더 형상의 본체 내에 격벽 및 스페이서를 교호로 삽입하여 이들 격벽 및 스페이서를 스프링으로 배력하는 것만으로 격벽을 위치 결정하여 고정할 수있으므로 유화수단의 조립작업이 용이하게 된다.

청구항10에 기재된 발명은 청구항 1내지 청구항9의 어느 것에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서, 상기 복수의 액체는 물 및 연료의 2종류의 액체인 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면 물에멀젼 연료를 제조할 수 있어 이것을 엔진에 이용하면 배기중의 NOx나 흑연(黑鉛) 등을 감소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 에멀젼제조장치의 개략을 나타낸 블록 도.

도 2는 상기 실시형태에서의 혼합수단을 나타낸 종단면도.

도 3은 2의 lll-lll선을 따른 단면도.

도 4는 상기 실시형태에서의 유화수단을 나타낸 종단면도.

도 5는 도4의 V-V선을 따른 단면도.

도 6은 도4의 Vl-Vl선을 따른 단면도.

도 7은 상기 실시형태에서의 입자직경의 크기와 유화수단의 입구압의 크기의 관계를 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 변형예를 나타낸 블럭도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 : 에멀젼 제조장치 20 : 혼합수단 30 : 예압송펌프로서의 피드펌프

50 : 승압펌프 50A : 전동모터 60 : 유화수단

61 : 본체 61A : 격실 64: 격벽

65 : 스페이서로서 제1스페이서 68 : 스프링

본 발명의 한 실시형태를 도면에 의하여 다음과 같이 설명한다.

도1은 본 발명의 한 실시형태에 관한 에멀젼제조장치(1)가 표시되어 있다.

에멀젼제조장치(1)는 복수의 액체. 예컨대, 물, 연료, 및 계면활성제를 유화상태로 혼합하여 물에멀젼연료를 제조하는 것이며, 본 실시형태에서는 이 물에멀젼연료를 엔진의 연료계통에 공급하고 있다.

액체공급장치(10), 혼합수단(20), 예압송펌프로서의 피드펌프(feed pump) (30), 필터(40), 승압펌프(50), 유화수단(60), 및 릴리프밸브(70)를 구비하고 있다.

액체공급장치(10)는 물, 연료, 및 계면활성제가 각각 수납된 탱크(10W), 연료탱크(10F), 및 계면활성제탱크(10S)를 구비하고 있다. 각 탱크(10W), (10F), (10S)의 출구에는 유출유량을 조정하기 위한 유량조정밸브(11W),(11F),(11S)가 설치되어 있다.

이들 유량조정밸브(11W),(11F),(11S)의 하류측에는 혼합수단(20)이 배치되어 있으며 각 탱크(10W),(10F),(10S)로부터 유체는 각 유량조정밸브(11W),(11F),(11S)를 통과한 다음 합류하여 혼합수단(20)으로 유입되도록 되어 있다.

혼합수단(20)은 도2 및 도3에 표시된 바와 같이, 전동모터(20A)의 내부에 수납된 기대(基臺)(21)를 구비하며 이 기대(21) 상에는 상단 개구(開口)가 덮개부 (22A)로 닫혀 있고 또한 하단 개구부가 기대(21) 상면(上面)으로 닫힌 원통형상의 본체(22)가 입설(立設)되어 있다. 본체(22)내의 중심부에 있어서 덮개부(22A)의 하부에는 본체(22)보다 지름이 작은 원통부재(23)가 하방향으로 돌출하여 설치되어 있으며 이 원통부재(23)는 상단이 덮개부(22A)하면에 고정되어 있는 동시에 하단이 기대(21)의 상면 부근에서 하방향으로 개구되어 있다.

원통부재(23)의 외주면에는 본체(22)의 안지름과 거의 같은 크기의 지름을 가진 원반부재(圓盤部材)(24)가 원통부재(23)의 길이방향(상하방향)을 따라 복수매 (複數枚)로 설치되어 있으며, 이들 원반부재(24)에는 다수의 소공(小孔)(24A)이 형성되어 있다. 이와 같은 원반부재(24)는 예컨대, 펀칭메탈 등을 사용하여 구성하면 된다. 또한 각 원반부재(24)는, 그 원반부재의 상부에 ＋자형(도3)으로 배치된 4매의 측면이 거의 삼각형상(도2)의 보강부재(241)에 의해 원통부재(23)로의 부착강도가 보강되어 있다.

원통부재(23)의 하단 개구의 부근에는 원통부재(23)의 축선(軸線)과 거의 동일한 축선 상에 회전축을 가진 임펠러(impeller)(25)가 배치되어 있으며 이 임펠러 (25)는 상술한 기대(21)내부의 전동모터(20A)에 의해 회전하게 되어 있다.

이와 같은 혼합수단(20)의 본체(22)에는 2개소의 입구(201)(201)와 2개소의 출구(203)(204)가 설치되어 있다.

2개소의 입구(201)(202)는 양쪽 모두 덮개부(22A)의 거의 중앙에 형성되며 각각 본체(22)의 외측과 원통부재(23)내부와 연통하고 있다.

입구(201),(202) 중, 제1입구(201)는 각 탱크(10W),(10F),(10S)로부터 물, 연료, 계면활성제를 원통부재(23)내에 도입하기 위한 개구이며, 제2입구(202)는 혼합수단(20)보다 하류(下流)에 배치된 유화수단(60), 또는 릴리프밸브(70)를 통과한 액체를 재차 원통부재(23)내에 도입하기 위한 개구이다.

2개소의 출구(203)(204)는 양쪽모두 본체(22)의 측면부에 형성되어 각각 본체(22)의 내외를 연통하고 있다

출구(203)(204)중 제1출구(203)는 본체(22)내의 액체를 피드펌프(30)에 공급하기 위한 개구이며 가장 상방에 배치된 원반부재(24)보다도 상방에 위치하고 있다. 제2출구(204)는 본체(22)내의 액체를 배출하기 위한 개구이며 기대(21)의 상면부근에 위치하고 있다. 또한 제2출구(204)는 통상 닫혀 있어, 본체(22)내를 비우고 싶을 때는 제2출구(204)를 열어 본체(22)내의 액체를 모두 베출할 수 있게 되어 있다.

이와 같은 혼합수단(20)의 구성에 있어서, 본체(22)내에 액체가 거의 충만되어 있는 상태에서는 각 입구(201)(202)로부터 원통부재(23)내에 유입한 액체는 회전하는 임펠러(25)에 의해 원통부재(23) 하단의 개구에서 원통부재(23)의 외측으로 유출된다. 여기에서 가장 하방에 배치된 원반부재(圓盤部材)(24)의 하면과, 본체 (22)의 내주면과, 기대(21)의 상면으로 어느 정도 폐쇄된 공간(A)(도2중 일점쇄선으로 둘러친 공간(A)이 형성되어 있으므로 임펠러(25)에 의해 이 공간(A)내에서 액체가 교반되어 물, 연료, 및 게면활성제가 균일하게 혼합된다.

교반된 액체는 임펠러(25)의 회전력에 의해 상승하고 각 원반부재(24)의 소공(24A)을 통과하여 간다. 이로 인하여 물, 연료, 및 계면활성제가 보다 균일하게 혼합된다.

임펠러(25)에 의해 교반된 액체는 본체(22)하부에서는 선회류(旋回流)이나 복수매의 원반부재(24)의 소공(24A)을 통과하는 중에 정류(整流)되므로 본체(22)의 상부에서는 거의 상승류(上昇流)만으로 된다. 이 때문에 최상단의 원반부재(24)보다 상방에 위치하는 제1출구(203)에서는 정류된 혼합액을 빼어내는 것이 가능하다. 그리하여 이와 같은 혼합액은 제1출구(203)에서 피드펌프(30)에 공급된다.

도1로 돌아가, 피드펌프(30)는 혼합수단(20)으로 제조된 혼합액을 압송하여 승압펌프(50)로 공급하기 위한 펌프이며 본 실시형태에서는 에멀젼 제조장치(1)에서 제조된 물에멀젼연료를 이용하는 엔진에서의 연료계통의 피드펌프가 사용되고 있다. 이와 같은 피드펌프(30)는 상술한 엔진의 크랭크샤프트나 캠샤프트 등에서 구동력을 얻고 있다.

피드펌프(30)의 토출압은 이 피드펌프(30)보다 하류에 배치된 승압펌프(50)의 입구압이 부압(負壓)(대기압에 대하여)이 되지 않을 정도로 설치되어 있으면 된다. 이와 같이 함으로서 승압펌프(50)의 입구에서 캐비테이션(cavitation)을 방지할 수 있다.

필터(40)는 액체중의 먼지나 오물을 제거하기 위한 것이며, 본 실시형태에서는 상술한 엔진의 연료계통의 연료필터가 사용되고 있다.

승압펌프(50)는 가변용량형의 플런저펌프(plunger pump)이며 예컨대 사축식 (斜軸式) 액시얼(axial)형 플런저 펌프, 사판식(斜板式) 액시얼형 플런저펌프나 회전실린더식 레이디얼형(radial) 플런저펌프 등을 들 수 있다. 이와 같은 승압펌프 (50)는 회전속도가 변경가능한 전동모터(50A)에 의해 구동되고 있다.

여기에서 승압펌프(50)의 토출압은 5 MPa∼15MPa 로 설정되어 있다.

유화수단(60) 및 릴리프밸브(70)는 승압펌프(50)의 하류측에 병렬로 설치되어 있다. 릴리프밸브(70)는 안전밸브로서 그 역할을 수행하고 있으며 유화수단(60)의 입구압이 릴리프밸브(70)의 설정압을 넘으면 릴리프밸브(70)가 액체를 혼합수단 (20)으로 배출하게 되어 있다.

유화수단(60)은 도4내지 도6에 표시된바와 같이 원통형상의 본체(61)를 가지며 이 본체(61)의 좌단의 개구에는 개장부재(介裝部材)(621)를 통하여 좌측 덮개부 (62)가 부착되어 있고 우단의 개구에는 우측 덮개부(63)가 부착되어 있다.

좌측 덮개부(62)는 캡(cap)형상으로 형성되며 요부(凹部)공간(62B)이 개장부재(621)에 형성된 연통공(連通孔)(621A)을 통하여 본체(61)의 원통 내와 연통되어있다. 좌측 덮개부(62)에는 본체(61)의 길이방향과 거의 직교방향(도4의 지면(紙面)의 직교방향)에 입구(62A)가 형성되며 좌측 덮개부(62)의 내외를 연통하고 있다. 입구(62A)는 요부공간(62B)의 상부, 즉, 요부공간(62B)의 중심에서 오프셋 (offset)된 위치에 원주방향으로 향하여 형성되어 있으며, 액체는 입구(62A)에서 유입하면 요부공간(62B)의 벽면을 따라 흘러서 선회류(旋回流)로 된다.(도5 참조)

한편 우측덮개부(63)에는 본체(61)의 길이방향을 따라 출구(63A)가 형성되어 있다.

본체(61)의 내부에는 길이방향을 따라 복수, 본 실시형태에서는 3매의 원반형상의 격벽(64)이 배열되어 있으며, 격벽(64)끼리의 사이, 격벽(64)과 우측덮개부 (63)사이에는 얇은 원통형상의 본 발명의 스페이서로서 제1스페이서(65)가 각각 설치되어 있다. 이것에 의해 본체(61)내에는 격벽(64)으로 구획된 복수의 격실(61A)이 형성되어 있다.

또 각 격벽(64)에는 인접한 격실(61A)끼리 연통하는 소공(64A)이 형성되며, 본 실시형태에서는 120°씩 간극을 두고 3개의 소공(64A)이 형성되어 있다. 여기에서 본체(61)의 길이방향으로 볼 때 인접한 격벽(64)의 소공(64 A)의 위치가 서로 겹치지 않도록 각 소공(64A)이 배치되어 있다.

이러한 소공(64A)은 도4 중 좌측에서 우측을 향할수록 지름이 작아지는 축경공부(縮徑孔部)(641) 및 축경공부(641)의 우측(소경(小徑)측)에 연속하여 형성된 원통공부(642)로 구성되어 있다. 원통공부(642)의 상당원의 지름D는 0.5mm∼2mm로 설정되어 있다.

본체(61)의 내부에 있어서 도4 중 가장 좌측에 배치된 격벽64)의 좌측에는 얇은 원통형상의 제2스페이서(66)가 베치되며, 이 제2스페이서(66)의 좌측에는 원반형상의 스프링받이부재(67)가 배치되어 있다. 이것에 의해 가장좌측에 배치된 격벽(64)과 스프링받이부재(67) 사이에도 격실(61A)이 형성되게 된다. 스프링받이부재(67)에는 스프링받이부재(67)를 사이에 두고 좌측공간과 우측공간을 연통하는 연통공(67A)이 형성되어 있다. 이 스프링받이부재(67)의 연통공(67A) 및 상술한 개장부재(621)의 연통공(621A)은 양쪽 모두 축방향이 본체(61)의 길이방향으로 따라있는 동시에 서로 오프셋되어 있다.

스프링받이부재(67)와 개장부재(621)사이에는 스프링(68)이 배치되어 있다. 개장부재(621)는 본체(61)의 좌측단부에 고정되어 있으므로 스프링받이부재(67)는 스프링(68)에 의해 도4 중 우측에 배력(配力)되며 스프링받이부재(67)보다도 도4중 우측에 배치된 격벽(64) 및 스페이서(65)(66)도 우측으로 배력된다. 이것에 의해 격벽(64), 스페이서(65)(66) 및 스프링받이부재(67)는 본체(61)의 우측단부에 고정된 우측덮개부(63)에 눌러 대어져 이들 격벽(64), 스페이서(65)(66) 및 스프링받이부재(67)가 위치 결정된다.

여기에서, 이와 같이 구성된 유화수단(60)의 조립순서에 대하여 설명한다.

먼저, 본체(61)의 우측덮개부(63)를 부착한 다음 본체(61)내에 격벽(64), 스페이서(65)(66) 및 스프링받이부재(67)를 배열한다. 다음으로 본체(61)내에 스프링 (68)을 삽입하고 본체(61)의 좌측단부에 개장부재(621) 및 좌측덮개부(62)를 부착하여 유화수단(乳化手段)(60)의 조립이 완료된다.

이와 같이 스프링(68) 및 제1스페이서(65)를 사용함으로서 격벽(64)의 위치결정이 용하게 되며 유화수단(60)의 조립작업이 간단하게 된다.

이와 같은 유화수단(60)의 구성에서 본체(61)내에 액체에서 거의 충만되어 있는 상태에서는 승압펌프(50)에 의해 압송되어 입구(62A)로부터 좌측덮개부(62)에 유입된 혼합액은 선회류로 되어 오프셋된 개장부재(621)의 연통공(621A) 및 스프링받이부재(67)의 연통공(67A)을 순서적으로 통과함으로서 다시 혼합된다.

그리하여 이와 같이 혼합된 혼합액은 각 격벽(64)의 소공(64A)을 통과하여 이 격벽(64)을 사이에 둔 좌측격실(61)에서 우측의 격실(61A)로 유입된다. 여기에서 소공(64A)의 원통공부(642)의 상당원의 지름이 0.5mm∼2mm로 되어 있는 동시에 승압펌프(50)의 토출압이 5MPa∼15MPa에 설정되어 있으므로 혼합액은 격벽(64)의 소공(64A)에서 우측의 격실(61A)에 고속으로 고압 분출되는 것이다. 이 때 격벽 (64)의 소공(64A)에서 분출되는 혼합액과 우측의 격실(61A)에 충만되어 있는 혼합액이 유체마찰을 일으키며 이 마찰에 의해 혼합액의 입자가 분열되어 입자의 지름이 작은 물에멀젼연료가 얻어진다.

다음으로 승압펌프(50)의 토출압과 물에멀젼연료의 입경(particle diameter)의 크기의 관계를 도7의 그래프를 참조하면서 설명한다.

도7의 그래프에서 세로축은 물에멀젼연료의 입경의 크기를 나타내며 가로축은 승압펌프(50)의 토출압의 크기, 즉 유화수단(60)의 입구압의 크기를 나타내고 있으며 유화수단(60)의 입구압이 높아 짐에 따라 물에멀젼연료의 입경이 작게되는 것을 알 수 있다.

물에멀젼 연료는 입경이 크면 연료와 물이 분리되어 불균일하게 되기 쉬우므로 입경이 큰 물에멀젼 연료를 엔진에 사용했을 경우, 엔진의 성능이 안정되지 않는다는 결점이 생긴다. 이 때문에 물에멀젼연료의 입경을 작게 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 에멀젼제조장치(1)와 같이 유화수단(60)으로 제조한 다음 연속적으로 엔진(예컨대 연료계통의 연료분사펌프)에 공급하는 시스템인 경우에는 물에멀젼연료의 제조에서 사용까지의 시간이 길지 않으므로 편균입경의 크기가 약 2.5㎛이하이면 되고 입경이 약 2.5㎛이하의 물에멀젼 연료를 제조하기 위해서는 유화수단(60)의 입구압, 즉 승압펌프(50)의 토출압의 하한을 5MPa이상으로 하면 되는 것을 그래프에서 알 수 있다.

한편, 승압펌프(50)의 내구성이나 에너지소비 등을 고려하면 상한을 15MPa이하로 하는 것이 바람직하다.

즉, 유화수단의 입구압(승압펌프(50)의 토출압)을 5MPa∼15MPa(50kgf/㎠ ∼150kgf/㎠)로 설정하는 것이 바람직하다.

또 평균입경이 2㎛ 이하인 물에멀젼연료는 장기간에 걸쳐 분리가 진행하기 어렵고 안정되어 있어 정지와 작동을 반복하는 엔진의 연료로 가장 적합하며, 이와 같은 입경 2㎛이하의 물에멀젼연료를 제조하기 위해서는 유화수단(60)의 입구압의 하한을 약 7.5MPa 이상으로 하는 것이 바랍직하다.

또한 그래프에서 알 수 있듯이 유화수단(60)의 입구압을 12MPa보다 크게 설정하여도 입경의 감소효과가 적다. 그러므로 에너지절약을 위해서도 유화수단(60)의 입구압의 상한을 12MPa 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같이 제조하고자 하는 물에멀젼연료의 입경 등에 의해 유화수단 (60)의 입구압의 크기, 즉, 승압펌프(50)의 토출압의 크기를 5MPa∼15MPa의 범위로 적절히 설정하면 되다. 승압펌프(50)의 토출압의 크기는 승압펌프(50)를 구동시키는 전동모터(50A)의 회전속도를 변경하거나 승압펌프(50)가 예컨대 사판식 액시얼형 플런저펌프인 경우 사판각도를 변경하여 토출용량을 변경시키어 임의로 설정할 수 있다.

상술에서는 승압펌프(50)의 토출압과 물에멀젼연료의 입경크기와의 관계를 설명하였으나 유화수단(60)에서의 격벽(64)의 소공(64A)의 크기에 의해서도 제조되는 물에멀젼연료의 입경의 크기가 변화한다.

본 실시 형태에서는 소공(64 A)의 상당원의 직름(D)을 0.5mm∼2mm로 함으로서 혼합액이 소공(64A)에서 고압 및 고속(예컨대 40∼50m/s)으로 분출되도록 하여 소공(64A)에서 분출된 혼합액과 분출된 측의 격실(61A)에 충만되어 있는 혼합액으로 생기는 유체마찰을 크게 하고 있다. 이것에 의해 입자의 크기가 보다 미세화된 분리가 어려운 유화상태의 혼합액이 제조되게 된다.

또한 소공(64)의 상단원의 지름을 0.5mm보다 작게 하면 혼합액이 소공(64 A)을 통과 때의 저항이 지나치게 크게되어 효율이 좋은 혼합이 이루어질 수 없다. 한편 소공(64A)의 상당원의 지름을 2mm보다 크게 하면 생기는 마찰이 작기 때문에 혼합액을 충분한 유화상태로 할 수 없는 가능성이 있다.

다음으로 본 실시형태의 작용을 설명한다.

먼저 유량조절밸브(11W)(11F)(11S)에 의해 적량의 물, 연료, 계면활성제가 액체공급장치(10)에서 혼합수단(20)으로 공급된다. 혼합수단(20)에서 임펠러(25)등으로 거의 균일하게 혼합된 혼합액은 피드펌프(30)에 의해 압송되며 필터(40)를 통하여 승압펌프(50)에 공급된다. 승압펌프(50)에 의해 유화수단(60)에 압송된 혼합액은 상술한 바와 같이 격벽(64)의 송공(64A)에서 고압으로 고속 분출됨으로서 안정된 유화상태로 된다.

즉, 양질의 물에멀젼연료가 제조된다. 이와 같이 하여 제조된 물에멀젼연료는 도시되지 않은 엔진의 연료계통의 연료분사펌프 등에 공급된다.

또한 유화수단(60)의 소공(64)등이 막히는 등의 바람직하지 않은 일이 발생했을 경우에는 유화수단(60)의 입구압이 통상보다 크게되기 때문에 릴리프밸브(70)가 열리고 승압펌프(50)로 압송된 혼합액이 혼합수단(20)으로 배출된다.

여기에서 에멀젼제조장치(1)에서 엔진으로 공급하는 물에멀젼연료의 공급량을 엔진에서 사용하는 물에멀젼연료의 사용량보다 크게 설정하여 두고 도1에 표시한바와 같이 사용하고 남도록 제조된 물에멀젼연료를 재차 혼합수단(20)으로 환류하는 구성으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 혼합수단(20)내에는 어느 정도의 량의 물에멀젼연료가 항상 수용되어 있기 때문에 에멀젼제조장치(1)의 시동 시에도 안정된 양질의 물에멀젼연료를 엔진으로 공급할 수 있게 된다.

상술한 본 실시형태에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 유화수단(60)에 있어 격벽(64)의 소공(64A)에서 고압으로 고속 분출된 혼합액과 분출된 측의 격실(61A)에 충만되어 있는 혼합액과 유체마찰이 생기므로혼합액을 입경이 미세한 유화상태로 할 수 있으며 안정된 양질의 물에멀젼연료를 얻을 수 있다.

또 혼합수단(20)으로 복수의 액체끼리 거의 균일하게 혼합하여 이 혼합액을 유화수단(60)에 공급하고 있으므로 균일하게 혼합된 물에멀젼연료를 제조할 수 있다.

또한 에멀젼제조장치(1)는 혼합수단(20) 및 구조가 간단한 유화수단(60)으로 구성되어 있어서 장치전체가 소형화가 되는 동시에 제조원가를 낮출수 있다.

(2) 유화수단(60)에 있어서 격벽(64)의 소공(64 A)의 상당원의 지름을 0.5mm∼2mm로 하였기 때문에 보다 고압이면서 고속(예컨대 40∼50m/s)으로 소공(64)에서 혼합액을 분출할 수 있어 유체마찰을 보다 크게 할 수 있다. 이것에 의해 혼합액을 입경이 보다 미세하고 분리가 어려운 유화상태로 할 수 있다.

(3) 승압펌프(50)의 토출압을 5MPa∼15MPa로 하였기 때문에 유화수단(60)의 소공(64A)에서 혼합액을 고압이면서 고속으로 분출할 수 있어 혼합액을 입경이 보다 미세하고 분리가 어려운 유화상태로 할 수 있다.

(4) 물 및 연료의 표면장력을 저하시키는 계면활성제를 사용하고 있으므로 분리하기 어려운 안정된 물에멀젼연료를 만들 수 있다.

(5) 회전속도를 변경 가능한 전동모터(50A)에 의해 승압펌프(50)를 구동하고 있으므로 전동모터(50A)의 회전속도를 임의 설정함으로서 승압펌프(50)의 토출유량을 용이하게 조정할 수 있고 유화수단(60)에서의 소공(64A)에서 분출되는 혼합액의 속도나 압력을 용하게 조정할 수 있다.

(6) 승압펌프(50)로서 가변용량형 펌프를 사용하였기 때문에 승압펌프(50)의 토출압을 자유롭게 설정할 수 있어 유화수단(60)의 소공(64A)에서 분출하는 혼합액의 속도나 압력을 간단하게 조정할 수 있다.

(7) 승압폄프(50)의 상류측에 피드펌프(30)를 설치하였기 때문에 승압펌프 (50)의 입구측의 혼합액의 유체압을 높일 수 있어 승압펌프(50)의 입구에서의 캐비테이션을 방지할 수 있다.

(8) 유화수단(60)에 있어서 본체(61)내에 격벽(64)과 제1스페이서(65)가 교호로 배열되고 이들 격벽(64) 및 제1스페이서(65)가 스프링(68)에 의해 우측덮개부 (63)에 배력하고 있기 때문에 인접한 격벽(64) 사이의 간격이 일정하게 유지되어 본체(61)내에 복수의 격실을 용이하게 형성할 수 있다.

또 본체(61)내에 격벽(64) 및 제1스페이서(65)를 교호로 삽입하여 이들 격벽(64) 및 제1스페이서(65)를 스프링(68)으로 배력하는 것 만으로 격벽(64)을 위치 결정하여 고정할 수 있어 유화수단(60)의 조립작업이 용이하게 된다.

(9) 에멀젼제조장치(1)로 물에멀젼연료를 제조하여 이것을 엔진에 공급하고 있으므로 이 엔진의 배기(排氣) 중의 NOx나 흑연 등을 감소할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 목적을 달성할수 있는 범위 내에서의 변형, 개량은 본 발명에 포함되는 것으로 한다.

예컨대, 상기 실시형태에서는 유화수단(60)에서 스페이서(65)(66) 및 스프링 (68)을 사용함으로서 본체(61)내에 격벽(64)을 위치 결정하여 고정하였으나 용접 등의 접착수단으로 격벽(54)을 본체(61)내에 위치 결정하여 고정하는 것도 가능하며 이와 같은 경우에도 본 발명에 포함된다.

상기 실시형태에서는 피드펌프(30)를 설치하였으나 피드펌프(30)는 특별히 설치하지 않아도 된다. 그러나 승압펌프(50)의 입구에서의 캐비테이션을 방지하기 위한 피드펌프(30)를 설치하는 것이 바람직하다.

또 피드펌프(30)로서 에멀젼제조장치(1)로 제조된 물에멀젼연료를 이용하는 엔진의 피드펌프를 사용하였으나 엔진의 피드펌프와 별개의 펌프를 사용해도 된다.

상기한 실시형태에서는 승압펌프(50)가 가변용량형의 플런저펌프였으나 플런저 펌프가 아니어도 되고 또 정용량형(定容量形) 펌프라도 된다.

또한 상기 실시형태에서는 승압펌프(50)를 전동모터(50A)로 구동시키었으나 예컨대 엔진의 크랭크샤프트나 캠샤프트 등에서 구동력을 빼내어 승압펌프(50)를 구동해도 된다. 이러한 경우 승압펌프(50)를 구동하기 위한 별체(別體)의 전동모터 (50A)는 필요없게 되므로 부품수를 감소할 수 있는 동시에 제조원가를 줄이고 설치공간을 줄일수 있다.

상기 실시형태에서는 에멀젼제조장치(1)에 안전밸브로서 릴리프밸브(70)를 설치하였으나 예컨대 도8에 표시된 바와 같은 에멀젼제조장치(1A)라도 된다.

도8에서 에멀젼제조장치(1A)는 승압펌프(50)의 전동모터(50A)의 회전수를 제어하는 컨트롤러(82)를 구비하고 있다. 이 컨트롤러(82)는 승압펌프(50) 및 유화수단(60) 사이의 유로(流路)에 설치된 압력센서(81)로부터의 출력신호에 따라서 즉, 유화수단 (60)의 입구압에 따라서 전동모터(50A)의 회전수를 변경한다.

이러한 에멀젼제조장치(1A)에 있어서 유화수단(60)의 소공(64A)등이 막히는등의 바람직하지 않은 일이 생겼을 경우 유화수단(60)의 입구압이 통상보다 크게 되므로 컨트롤러(82)는 압력센서(81)로부터의 출력신호에 의거하여 전동모터(50A)의 회전수를 낮추어 승압펌프(50)의 토출용량을 작게 한다. 이것에 의해 유화수단 (60)의 입구압을 일정하게 유지할 수 있고 유화수단(60)에 무리한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

상기 실시형태에서는 물, 연료, 및 계면활성제를 혼합하여 물에멀젼연료를 제조하였으나 계면활성제의 사용은 반드시 필요한 것은 아니고 계면활성제를 사용하지 않고 물과 연료만으로 혼합하여 물에멀젼연료를 제조하는 경우에도 본 발명에 포함된다.

상기 실시형태에서는 승압펌프(50)의 토출압을 5MPa∼15MPa로 하였으나 이 수치범위외의 값으로 설정해도 된다. 이와 같은 경우 승압펌프(50)의 토출압의 값에 적절히 대응하여 유화수단(60)에서 격벽(64)의 소공(64A)의 상당원의 지름(D)의 크기를 변화시키어 소공(64A)에서 액체를 고압 ·고속으로 분출하게 된다.

상기 실시형태에서는 유화수단(60)에서 격벽(64)의 소공(64A)의 상당원의 지름을 0.5mm∼2mm로 하였으나 이 수치범위 외의 값으로 설정해도 되고 이 경우 소공(64A)의 상당원 지름(D)의 값에 적절히 대응하여 승압펌프(50)의 토출압의 크기를 변경하므로서 소공(64A)에서 액체를 고압 ·고속으로 분출하게 된다.

상기 실시형태에서는 에멀젼제조장치(1)는 물, 연료, 및 계면활성제를 혼합하여 물에멀젼연료를 제조하였으나 에멀젼제조장치(1)를 예컨대 농업, 화장품, 식품, 의료 등의 분야에서 유화제(에멀젼)의 제조 및 각 액체의 혼합에 사용해도 된다.

본 발명의 에멀젼제조장치에 의하면 분리가 어려운 안정된 에멀젼을 제조할 수 있는 동시 제조원가 절감 및 소형화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

첫째, 이 본 발명 에멀젼제조장치는, 혼합수단으로 복수의 액체끼리 혼합되어 이 혼합액은 승압펌프에 의해 유화수단으로 압송되어서 유화수단의 격실에 혼합액이 유입되면 혼합액은 격벽의 소공에서 고속으로 분출되어 옆의 격실로 유입되고, 이 분출공에서 고속으로 분출된 혼합액과 옆 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰이 생기므로 혼합액을 입자크기가 미세한(fine) 유화상태로 할 수가 있으며, 또 혼합수단으로 복수의 액체끼리 균일하게 혼합하여 이 혼합액을 유화수단에 공급하고 있기 때문에, 균일하게 혼합된 에멀젼을 제조할 수 있는 본 에멀젼제조장치를 소형화 할 수 있을뿐 아니라 제조원가를 싸게 할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 본 발명은, 격벽의 소공의 상당원(相當圓)의 지름을 0.5mm∼2mm로 하고 있기 때문에 보다 고압이면서 고속(예컨대 40∼50m/s)으로 소공에서 혼합액을 분출할 수 있고 소공에서 고속으로 분출되는 혼합액과 옆의 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰(流體摩擦)을 보다 크게 할 수 있어, 혼합액의 입자크기를 보다 미세하게 하여 분리하기 어려운 유화상태로 할 수 있다.

셋째, 본 발명의 에멀젼제조장치에 있어, 승압펌프의 토출압을 5MPa∼15PMa으로 하였기 때문에 소공에서 혼합액을 고압이면서 고속으로 분출할 수 있어 유체마찰을 보다 크게 할 수 있어 혼합액을 입자의 지름이 미세하여 분리하기 어려운유화상태로 할 수 있다.

넷째로, 본 발명의 혼합수단은 상기 복수의 액체와 계면활성제를 거의 균일하게 혼합하므로 액체의 표면장력(surface tention)을 낮추는 작용으로 분리하기 어려운 안정된 에멀젼을 만들 수 있다.

다섯째로, 본 발명의 에멀젼제조장치 중, 승압펌프는 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의하여 구동되므로 전동모터의 회전속도를 임의로 설정할 수가 있어서 승압펌프의 토출유량을 용이하게 조정할 수 있어 격벽의 소공에서 분출되는 혼합액의 속도나 압력을 용이하게 조정할 수 있다.

여섯번째로, 본 발명의 상기 승압펌프는 상기 유화수단으로 유화상태로 된 혼합액을 연료로서 이용하는 엔진에 의해 구동되어 별체(separate)의 모터 등이 불필요하게 되어 부품수를 줄일수 있는 동시 제조원가를 인하하고 차지하는 공간을 적게 할수 있다.

일곱번째로, 본 발명의 실린더 형상의 본체 내에 격벽 및 스페이서를 교호로 삽입하여 이들 격벽 및 스페이서를 스프링으로 배력하는 것만으로 격벽을 위치 결정하여 고정할 수있으므로 유화수단의 조립작업이 용이하게 된다. 그러므로, 상기 복수의 액체는 물 및 연료의 2종류의 액체인 것을 특징으로 하며, 물에멀젼 연료를 제조할 수 있어 이것을 엔진에 이용하면 배기중의 NOx나 흑연(黑鉛) 등을 감소할 수 있는 이점이 있다.

Claims

2종류이상의 액체끼리 혼합하여 에멀젼을 제조하는 에멀젼제조장치로서,

상기 복수의 액체끼리 균일하게 혼합하는 혼합수단과,

이 혼합수단으로 제조된 혼합액을 승압시키는 승압펌프과,

이 승압펌프에서 압송된 혼합액을 유화상태로 하는 유화수단을 구비하고

상기 유화수단은 상기 혼합액이 유입되는 복수의 격실을 가지며

상기 복수의 격실은 각 격실 사이에 배치된 격벽에 의하여 구획되며

상기 격벽에는 상기 격벽을 사이에 두고 인접된 상기 격실끼리 연통하는 하나 이상의 소공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 격벽의 소공의 원지름은 0.5mm∼2mm인 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 승압펌프의 토출압은 5MPa∼15MPa인 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 혼합수단은 상기 복수의 액체와 계면활성제를 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 승압펌프는 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 승압펌프는 상기 유화수단에 의해 유화상태로 된 혼합액을 연료로 하는 엔진에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 승압펌프는 가변용량형인 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기 승압펌프의 상류측에는 상기 혼합수단에 의해 제조된 혼합액을 상기 승압펌프에 압송하는 예압송펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 에멀젼 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 유화수단은 실린더형상의 본체를 가지며

이 본체 내에는 상기 격벽끼리의 간격 및 상기 격벽과 본체내의 일단(一端)과의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서가 배치되고

상기 스페이서는 상기 본체의 길이방향을 따라 상기 격벽과 교호로 배열되며,

상기 격벽 및 스페이서는 상기 본체 내에 배치되는 스프링에 의해 상기 본체의 길이방향에 따라 한방향으로 배력되어 상기 본체에 눌러 대어진 것을 특징으로하는 에멀젼제조장치.
제1항에 있어서, 상기복수의 액체는 물과 염료의 2종류의 액체인 것을 특징으로 하는 에멀젼제조장치.

이 발명에 의하면 혼합수단으로 복수의 액체끼리 혼합되어 이 혼합액은 승압펌프에 의해 유화수단으로 압송된다. 유화수단의 격실에 혼합액이 유입되면 혼합액은 격벽의 소공에서 고속으로 분출되어 옆의 격실로 유입된다. 이 분출공에서 고속으로 분출된 혼합액과 옆 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰이 생기므로 혼합액을 입자크기가 미세한(fine) 유화상태로 할 수가 있다.

또 혼합수단으로 복수의 액체끼리 균일하게 혼합하여 이 혼합액을 유화수단에 공급하고 있기 때문에 균일하게 혼합된 에멀젼을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 에멀젼제조장치는 혼합수단 및 구조가 간단한 유화수단으로 구성되어 있으므로 장치전체를 소형화 할 수 있을뿐 아니라 제조원가를 싸게 할 수 있다.

이 발명에 의하면, 격벽의 소공의 상당원(相當圓)의 지름을 0.5mm∼2mm로 하고 있기 때문에 보다 고압이면서 고속(예컨대 40∼50m/s)으로 소공에서 혼합액을 분출할 수 있고 소공에서 고속으로 분출되는 혼합액과 옆의 격실에 충만되어 있는 혼합액과의 유체마찰(流體摩擦)을 보다 크게 할 수 있어, 혼합액의 입자크기를 보다 미세하게 하여 분리하기 어려운 유화상태로 할 수 있다.

이 발명에 의하면 승압펌프의 토출압을 5MPa∼15PMa으로 하였기 때문에 청구항2에 기재된 발명과 거의 동일한 작용효과가 기대된다.

즉 소공에서 혼합액을 고압이면서 고속으로 분출할 수 있어 유체마찰을 보다 크게 할 수 있어 혼합액을 입자의 지름이 미세하여 분리하기 어려운 유화상태로 할 수 있다.

청구항4에 기재된 발명은 청구항 1내지 청구항3의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서, 상기 혼합수단은 상기 복수의 액체와 계면활성제를 거의 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 액체의 표면장력(surface tention)을 낮추는 계면활성제를 사용하기 때문에 분리하기 어려운 안정된 에멀젼을 만들 수 있다.

청구항5에 기재된 발명은 청구항1내지 청구항4의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서, 상기 승압펌프는 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 회전속도가 변경 가능한 전동모터에 의해 승압펌프를 구동하고 있으므로 전동모터의 회전속도를 임의로 설정할 수가 있어서 승압펌프의 토출유량을 용이하게 조정할 수 있어 격벽의 소공에서 분출되는 혼합액의 속도나 압력을 용이하게 조정할 수 있다.

청구항6에 기재된 발명은 청구항1내지 청구항4의 어느 것에 기재된 에멀젼 제조장치에 있어서 상기 승압펌프는 상기 유화수단으로 유화상태로 된 혼합액을 연료로서 이용하는 엔진에 의해 구동되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의하면 예컨대, 엔진의 크랭크샤프트나 캠샤프트등에서 구동력을취출하여 승압펌프를 구동하고 있기 때문에 승압펌프를 구동하기 위한 별체(sepa- rate)의 모터등이 불필요하게 되어 부품수를 줄일 수 있는 동시 제조원가를 인하하고 차지하는 공간을 적게 할 수 있다.

또 실린더 형상의 본체 내에 격벽 및 스페이서를 교호로 삽입하여 이들 격벽 및 스페이서를 스프링으로 배력하는 것만으로 격벽을 위치 결정하여 고정할 수있으므로 유화수단의 조립작업이 용이하게 된다.

청구항10에 기재된 발명은 청구항 1내지 청구항9의 어느 것에 기재된 에멀젼제조장치에 있어서, 상기 복수의 액체는 물 및 연료의 2종류의 액체인 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면 물에멀젼 연료를 제조할 수 있어 이것을 엔진에 이용하면 배기중의 NOx나 흑연(黑鉛) 등을 감소할 수 있다.